本文關(guān)鍵詞：GaN納米棒陣列的微納加工及光學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于三族氮化物(如GaN)的LED(Light emitting diode)因其環(huán)保、節(jié)能、體積小和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用在照明和顯示等領(lǐng)域中。近年來(lái),LED的外延技術(shù)和芯片制作工藝已日趨成熟并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。相比傳統(tǒng)二維LED,一種新型三維LED由于其特殊的三維結(jié)構(gòu)在削弱極化效應(yīng)和提高光抽取效率方面顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。本文制備了GaN和In GaN/GaN納米棒陣列并對(duì)其形貌和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要研究工作如下:(1)利用激光干涉光刻和感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)制備了形貌規(guī)則、分布均勻的GaN納米錐陣列。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、室溫和變溫光致發(fā)光譜(PL)對(duì)樣品進(jìn)行表征,研究了RF功率對(duì)GaN納米錐的形貌和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,RF功率由60W增加到120 W,GaN納米錐的側(cè)壁傾角由63°增大到80°,高度和發(fā)光峰強(qiáng)度均在RF功率為80 W達(dá)到最大。隨后,對(duì)RF功率為80 W的樣品進(jìn)行KOH濕法腐蝕處理,GaN納米錐表面變得粗糙,發(fā)光峰強(qiáng)度較腐蝕前提高了60%,通過(guò)變溫PL測(cè)試結(jié)果計(jì)算出內(nèi)量子效率較腐蝕前僅提高了6%,因此推斷出發(fā)光峰強(qiáng)度提高的原因?yàn)楣獬槿⌒屎?或吸收效率的增加。(2)利用激光干涉光刻和ICP刻蝕技術(shù)制備了呈周期排列的In GaN/GaN納米棒陣列。通過(guò)SEM、PL和拉曼光譜對(duì)樣品的形貌、光學(xué)性能和應(yīng)力進(jìn)行表征,研究了RF功率對(duì)In GaN/GaN納米棒陣列形貌和光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,RF功率由60 W增加到120 W,In GaN/GaN納米棒陣列的側(cè)壁傾角由71°增大到90°,高度和發(fā)光峰強(qiáng)度分別在RF功率為100 W和80 W時(shí)達(dá)到最大,且RF功率為80 W的樣品的發(fā)光峰強(qiáng)度為二維In GaN/GaN結(jié)構(gòu)的13倍。通過(guò)拉曼測(cè)試結(jié)果計(jì)算出二維In GaN/GaN結(jié)構(gòu)和In GaN/GaN納米棒(RF=80 W)的應(yīng)變分別為-0.84%和-0.5%,In GaN/GaN納米棒相對(duì)于二維In GaN/GaN結(jié)構(gòu)釋放了部分應(yīng)力,削弱了In GaN/GaN多量子阱處的壓電極化效應(yīng),提高了發(fā)光峰強(qiáng)度。隨后,對(duì)RF功率為80 W的樣品進(jìn)行KOH濕法腐蝕處理,In GaN/GaN納米棒表面變得粗糙,發(fā)光峰強(qiáng)度較腐蝕前提高了48%,通過(guò)變功率PL測(cè)試推斷其發(fā)光峰強(qiáng)度增加的主要原因是應(yīng)力的釋放和光抽取效率的提高。
【關(guān)鍵詞】：ICP刻蝕 KOH腐蝕 GaN納米陣列 InGa N/Ga N納米棒陣列
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 GaN的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)10-11
• 1.2 二維GaN基LED的發(fā)展和存在問(wèn)題11-12
• 1.3 三維GaN納米陣列12-17
• 1.3.1 三維GaN納米陣列的特性12-14
• 1.3.2 三維GaN納米陣列的制備方法14-17
• 1.4 本文選題的依據(jù)及研究?jī)?nèi)容17-19
• 參考文獻(xiàn)19-22
• 第二章 GaN納米陣列的制備和表征方法22-32
• 2.1 GaN納米陣列的制備22-27
• 2.1.1 MOCVD系統(tǒng)簡(jiǎn)介22-23
• 2.1.2 ICP刻蝕系統(tǒng)簡(jiǎn)介23-26
• 2.1.3 電子束蒸鍍簡(jiǎn)介26
• 2.1.4 PECVD系統(tǒng)簡(jiǎn)介26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)表征方法27-30
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscope, SEM）27
• 2.2.2 拉曼散射光譜（Raman）27-28
• 2.2.3 光致發(fā)光光譜（photoluminescence，PL）28-30
• 參考文獻(xiàn)30-32
• 第三章 GaN納米陣列的制備及形貌和光學(xué)性能32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 GaN納米結(jié)構(gòu)陣列的制備32-34
• 3.3 結(jié)果與討論34-43
• 3.3.1 ICP工藝參數(shù)對(duì)GaN刻蝕速率的影響34-36
• 3.3.2 刻蝕時(shí)間對(duì)GaN納米錐陣列形貌的影響36
• 3.3.3 RF功率對(duì)GaN納米錐陣列形貌的影響36-37
• 3.3.4 RF功率對(duì)GaN納米錐陣列光學(xué)性能的影響37-38
• 3.3.5 GaN納米錐陣列的應(yīng)力分析38-40
• 3.3.6 KOH腐蝕對(duì)GaN納米錐陣列形貌及光學(xué)性能的影響40-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 參考文獻(xiàn)45-48
• 第四章 InGaN/GaN納米棒的制備及光學(xué)性能研究48-59
• 4.1 引言48
• 4.2 InGaN/GaN納米棒陣列的制備48-49
• 4.3 結(jié)果與討論49-56
• 4.3.1 刻蝕時(shí)間對(duì)SiO2層形貌的影響49-50
• 4.3.2 InGaN/GaN納米棒陣列的截面形貌50-51
• 4.3.3 InGaN/GaN納米棒陣列的發(fā)光特性51-52
• 4.3.4 InGaN/GaN納米棒陣列的應(yīng)力分析52-53
• 4.3.5 KOH腐蝕對(duì)InGaN/GaN納米棒陣列的形貌及光學(xué)性能的影響53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 第五章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59
• 5.2 展望59-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62

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