紫外LED在工業(yè)固化、固態(tài)照明、消毒、水凈化、醫(yī)療和生物化學、高密度光學記錄等方面有廣闊的應用前景。以稀缺金屬銦為主的ITO透明導電層不耐酸堿、工藝溫度高、易脆,特別是在紫外波段有較高的吸收,難以運用到紫外LED的制造中。深紫外發(fā)光器件的主要材料為GaN,GaN具有較寬的能帶寬度,很好的符合紫外波段的發(fā)光需求。但是正是因為GaN禁帶寬度較寬,歐姆接觸較難制備。針對上述問題,有研究者采用石墨烯來代替ITO作為GaN基LED的透明導電極。石墨烯具有高電子遷移率,以及極好的透光性,尤其在紫外波段表現(xiàn)良好,但是與p-GaN的歐姆接觸較難形成。降低GaN對紫外波段的影響以及減少石墨烯的接觸電阻,成為紫外發(fā)光器件的發(fā)展重要解決因素。尋找其他金屬作為中間層形成復合結構,能夠有效的克服由石墨烯和p-GaN之間功函數(shù)差異大帶來的接觸勢壘過高問題。Ag退火后能夠與p-GaN形成較好的歐姆接觸,同時,薄Ag退火后形成納米顆粒,對紫外光的透射大大提高。本論文圍繞以石墨烯-Ag納米顆粒作為透明電極的近紫外LED做了深入研究,特別是研究了石墨烯-Ag納米顆粒透明電極中Ag厚度對器件光電特性的影響。主要研究內容和成果如下:1.發(fā)現(xiàn)Ag退火后對p-GaN具有激活作用,能夠有效的降低石墨烯與p-GaN接觸的肖特基勢壘,在一定程度提高電學性能。2.得到了不同Ag厚度形成的透明電極與p-GaN的接觸電阻及其紫外波段的透射率規(guī)律。Ag厚度越大接觸電阻率越小,4nm和5nm的樣品接觸電阻率達到2.1× 10-5Ω·cm2,1.3× 10-4Ω·cm2。該結果可以指導不同波段紫外LED的透明電極中Ag厚度的選擇。3.發(fā)現(xiàn)在320nm波段,電極透射率幾乎不隨Ag厚度變化,且高達82%,并對該結果進行了時域有限差分法仿真驗證。該波段在生物、醫(yī)療方面有重要應用。該波段器件可以選用5nmAg可同時保證較低的接觸電阻率和較高的透射率。4.研究了不同Ag厚度、有無石墨烯覆蓋對Ag納米顆粒的遷移和合并的影響。2nmAg的器件,Ag主要結球的半徑較大,占空比較低,因此透射率比較高,而接觸性能較差。5nmAg的器件,結球半徑較小,分布比較密集,占空比較大,因此透射率比較低,但是電學性能較好。二次退火中有石墨烯覆蓋比無石墨烯覆蓋下Ag納米顆粒平均體積更大,密度更低。
【學位單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN312.8
【部分圖文】：

ｐｏｏ－ｐｏｙｍｅｒｚａｏｎ圖１．１．１各種不同的紫外ＬＥＤ的應用：（ａ）為凈水單元中深紫外ＬＥＤ模塊??：（ｂ）為熒光發(fā)光系統(tǒng)深紫外ＬＥＤ的示意圖［９］；?（ｃ）為波長范圍超過２５０ｎｍ的??Ｄ光譜儀［９］；?［Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ?？?２０１０，?ＩＥＥＥ］?（ｄ）紫外固化示意圖；（ｅ）為深紫外ＬＥＤ在???打印中的應用示意圖［１０］；?［Ｒｅｐｒｉｎｔｅｄ?ｗｉｔｈ?ｐｅｒｍｉｓｓｉｏｎ?ｆｒｏｍ?ＡＡＡＳ］?（ｆ）為基于??

京大學碩士學位論文?陳偉：基于石墨烯－Ａｇ納米復合體歐姆接觸的近紫外ＬＥＤ器件研宄??短波紫外光（ＵＶＣ），它們分別對應的波＊Ｓ：ＵＶＡ（３２０－４００ｎｍ）、ＵＶＢ（２８０－??２０ｎｍ）、ＵＶＣ?（２００－２８０ｎｍ）?［１２］，如圖?１．１．２?所示。而?ＩＩＩ?族氮化物（ＩｎＮ，ＧａＮ，??ＩＮ）具有寬的直接帶隙，高電子飽和速率以及高擊穿電場，其帶隙寬度從ＩｎＮ??的０．７ｅＶ，到ＧａＮ的３．４ｅＶ，Ａ１Ｎ的６．２ｅＶ［１３，?１４］，可以通過調節(jié)組分覆蓋紫外??００－４００ｎｍ波長范圍，因此成為制備紫外ＬＥＤ的理想半導體材料［１５－２０］。在調??組分形成不同帶隙寬度的三元材料的時候，需要同時考慮到晶格常數(shù)不匹配造??成的錯位。三元材料的能帶結構［２１－２３］可以用簡單的二次形式表示：??＝?（１?—?—?ｘ（ｌ?－?ｘ）Ｃ。彎曲系數(shù)?Ｃ?代表了曲線與兩??參數(shù)Ａ、Ｂ之間的連線的彎曲程度。對于這些材料，彎曲系數(shù)恒為正數(shù)，反映??了合金材料能帶的降低。??頻率（ＨＺ）?波長（ｍ）??

層是非常重要的，良好的透明導電層能夠通過改善對光的吸收、減小電流擁擠效??應來提高ＵＶ－ＬＥＤ的光輸出功率和效率。??常用的ＩＴＯ作為透明電極存在潛在易脆、不耐酸堿、工藝溫度高等問題，而??且丨ＴＯ在紫外波段的吸收率較高，極大的降低了紫外波段的出光率。而石墨烯作??為新型的透明導電材料，在紫外波段有較少的光吸收，能夠很好的代替ＩＴＯ。如??圖１．１．３（ａ）所示，ＩＴＯ在紫外波段有較高的吸收，而石墨烯的吸收較少［２４］。但是??石墨烯本身和ｐ－ＧａＮ難以形成良好的歐姆接觸，因此需要尋找其他金屬作為中??間層［２５－２９］，形成復合結構克服由石墨烯和ｐ－ＧａＮ之間功函數(shù)差異大帶來的接??觸勢壘過高問題。不同的金屬，如Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ等都有報道作為ＧａＮ和石墨烯??接觸的中間層Ｐ〇］，但是由于Ａｇ在紫外波段有較小的吸收，如圖］．４（ｂ）所示，因??此主要采用Ａｇ作為ＧａＮ和石墨烯接觸的中間層。同時，由于層狀的金屬會對光??線產(chǎn)生反射或吸收，極大的降低透射，利用退火讓金屬層形成納米點也是主要采??用的提高出光率的方法［３１］。??ａ－…－？?－，???????—?（ｂ）?１２０?＊?１???１???１???１?????
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本文編號：2842164