基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法

摘要

本发明公开了一种利用多孔TiO2纳米粒子多层膜与固态发光体出光面全内反射光的近场作用提高其出光效率的方法，包括以下步骤：（a）将固态发光体固定于基座上；（b）原子化器产生的Ti原子在惰性气体中生长为Ti团簇，经喷嘴和准直器形成Ti纳米粒子束流；（c）纳米粒子对固态发光体出光表面斜入射沉积，斜入射沉积中的自掩模效应导致了多孔结构的形成，沉积过程中高真空沉积室内通入氧气，Ti纳米粒子氧化为TiO2纳米粒子，或采用沉积/氧化交替进行的方式，使TiO2纳米粒子达到所需的覆盖率及层数。本发明方法具有可控性强、高效率、与发光器件制备工艺兼容性强、对固态发光体发光特性影响小、可与通用的微米级粗糙出光增强结构并用等特点。

主权项

一种基于TiO2纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法，该方法是通过纳米团簇束流沉积系统实现的，其制备方法步骤如下：(a) 将固态发光体固定于团簇束流气相沉积系统的高真空沉积室（9）内的可旋转的衬底基座（10）上，发光体的出光面朝束流入射方向；(b) 气体聚集法团簇束流源（2）连接到真空室（7）上，气体聚集法团簇束流源（2）采用气体聚集法产生粒子束流，利用抽气系统的机械泵、罗茨泵和分子泵对团簇束流沉积系统抽真空，在冷凝室（5）中通入50~500Pa惰性气体（1），通过原子化器（3）产生高密度Ti原子, Ti原子在惰性气体（1）中成核生长形成Ti团簇，通过第一级差分真空系统（11）使冷凝室（5）中的Ti团簇随惰性气体经喷嘴（4）喷出到真空室（7）中，形成Ti团簇束流，由第二级差分真空系统（12）使Ti团簇束流经过第一准直器（6）和第二准直器（6）进入高真空沉积室（9）内，形成高度定向的纳米粒子束流（8）； (c) 旋转高真空沉积室（9）内的基座（10），使固态发光体出光表面法线方向与纳米粒子束流（8）成0°～85°夹角，利用斜入射沉积产生的自掩模效应，形成多孔的Ti纳米粒子薄膜；(d) 在沉积过程中高真空沉积室（9）内通入10~50Pa的氧气，使Ti纳米粒子氧化为TiO2纳米粒子，或采用沉积/氧化交替进行的方式，先在真空条件下沉积一层Ti纳米粒子，然后停止沉积，通入氧气氧化，完成氧化后抽除氧气，继续真空沉积，通过这样的沉积/氧化循环，使TiO2纳米粒子在固态发光体出光表面上达到所需的覆盖率及层数，停止沉积。