一种嵌入TiO₂纳米棒图形阵列提高LED发光效率的方法

摘要

本发明公开了一种嵌入TiO₂纳米棒图形化阵列提高LED发光效率的方法，包括以下步骤：（1）制备LED外延片；（2）在外延片的p型GaN层上制作光刻胶周期孔图形模板；（3）制作周期排布的TiO₂种子层；（4）用酸热法高压釜中生长TiO₂纳米棒图形阵列；（5）溅射或蒸镀ITO电流扩展层；（6）制作成具有p电极和n电极完整结构的同面电极LED管芯。本发明将TiO₂纳米棒阵列周期性图形化地嵌入在ITO电流扩展层和P-GaN层之间来提高LED发光效率，利用TiO₂纳米棒阵列之间的生长在p型GaN表面的ITO网络结构来扩展电流，通过TiO₂纳米棒图形阵列的光散射作用增加出光，在显著提高LED的发光效率同时也保持良好的电学性能。

主权项

一种嵌入TiO₂纳米棒图形阵列提高LED发光效率的方法，其特征是，将TiO₂纳米棒阵列周期性图形化地嵌入在ITO电流扩展层和P型GaN层之间，利用TiO₂纳米棒阵列之间的生长在p型GaN表面的ITO网络结构来扩展电流，通过TiO₂纳米棒图形阵列的光散射作用增加出光，具体包括以下步骤：(1)采用金属有机化学气相沉积法在衬底上依次外延生长u型GaN缓冲层、n型GaN层、多量子阱有源区和p型GaN层，形成完整的LED外延结构，得到外延片；(2)在外延片的p型GaN层上制作周期孔光刻胶图形模板；(3)制作周期排布的TiO₂种子层：在外延片的光刻胶图形模板表面蒸镀一层10nm‑200nm厚的钛，再通过剥离光刻胶，得到周期排列的钛薄膜，然后在400℃‑600℃下煅烧1小时‑5小时，使钛转变成为TiO₂，得到周期排布的TiO₂种子层；或者在光刻胶图形模板表面直接磁控溅射一层10nm‑200nm厚的TiO₂，再通过剥离光刻胶，得到周期排布的TiO₂种子层；(4)用酸热法生长TiO₂纳米棒图形阵列：将40mL浓度3M‑8M的HCl溶液倒入高压釜中，加入0.2mL‑5mL钛源，搅拌2分钟‑10分钟，制成混合溶液；将带有周期排布TiO₂种子层的外延片放入混合溶液中，以与水平面呈45‑90度的倾斜状态斜靠在高压釜的内衬壁上，在130℃‑200℃下反应1小时‑12小时，然后冷却到室温，经去离子水清洗后得到长有TiO₂纳米棒图形阵列的LED外延片；(5)在生长有TiO₂纳米棒图形阵列的LED外延片表面溅射或蒸镀一层100‑400nm的ITO电流扩展层；(6)制作成具有p电极和n电极完整结构的同面电极LED管芯。