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Iii族氮化物半導(dǎo)體/量子點(diǎn)混合白光led器件及其制備方法_2

文檔序號(hào):8545320閱讀:來源:國知局
]圖15為實(shí)施例1中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0053]圖16為實(shí)施例2中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0054]圖17為實(shí)施例3中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0055]圖18為實(shí)施例4中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0056]圖19為實(shí)施例5中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0057]圖20為實(shí)施例6中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0058]圖21為實(shí)施例7中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0059]圖22為實(shí)施例8中高顯色指數(shù)的混合白光LED的電致發(fā)光譜。
[0060]圖23為高顯色指數(shù)的混合白光LED的色坐標(biāo)圖。
[0061]其中I代表藍(lán)寶石襯底,2代表η型GaN層,3代表量子阱有源層,4代表P型GaN層,5代表ITO層,6代表絕緣層,7代表金屬膜層,8代表SU8膠,9代表紫外固化膠,10代表P型電極,11代表η型電極,12代表納米孔,13代表量子點(diǎn)。
[0062]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步闡述。
【具體實(shí)施方式】
[0063]實(shí)施例1
[0064]如圖1-11所示,本白光LED器件的制備方法,其步驟包括:
[0065]I)選擇X為0.12,發(fā)光波長(zhǎng)為430nm,量子阱的周期數(shù)為10,p型GaN的厚度300nm的InGaN/GaN量子阱LED基片,在其上利用電子束蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍一層ITO層,厚度為lOOnm,接著將樣品在快速退火爐(RTA)進(jìn)行高溫退火,退火溫度450°C,時(shí)間2min ;
[0066]2)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積法在ITO層表面生長(zhǎng)一層S1jl,厚度為30nm,采用物理汽相沉積法在3;102層表面生長(zhǎng)一層Ni金屬膜層,厚度為10nm,將200nm厚的SU8膠和30nm厚的紫外固化膠依次旋涂在Ni金屬膜層表面;
[0067]3)利用UV-NIL技術(shù),將事先制備好并做過防粘處理的軟模板與器件紫外固化膠層表面緊密接觸,在紫外燈下充分曝光使紫外固化膠固化,隨后脫模,使軟模板與器件表面分開,在器件表面的紫外固化膠層上形成全面積的有序納米孔陣列,納米孔陣列直徑為260nm,周期為 600nm ;
[0068]4)利用RIE技術(shù),通入CHF#P O 2的混合氣體刻蝕紫外固化膠的殘余層,然后以紫外固化膠為掩膜,利用RIE技術(shù),通入02對(duì)SU8層進(jìn)行刻蝕,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至SU8層;
[0069]5)采用ICP技術(shù),通入Ar氣刻蝕Ni金屬膜層,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至Ni金屬膜層,采用光刻膠去膠液或者繼續(xù)使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù),去除金屬膜層納米孔陣列表面表面的SU8膠;
[0070]6)用丙酮、異丙醇和去離子水清洗器件,采用光刻技術(shù)在器件表面做出標(biāo)準(zhǔn)的LED器件單元,將樣品在無機(jī)酸中浸泡30秒,去掉光刻膠以外的區(qū)域的Ni金屬膜層,采用丙酮去掉光刻膠,用RIE技術(shù)通入O2去除殘余膠,洗凈,烘干;
[0071]7)光刻,在器件表面作出P型電極區(qū)域,采用RIE技術(shù),通入CFjP 02的混合氣體刻蝕S1Jl,使Ni金屬膜層的納米孔陣列轉(zhuǎn)移至S1 2層,此時(shí)P型電極區(qū)域有光刻膠保護(hù),未被刻蝕,反應(yīng)離子刻蝕條件:反應(yīng)刻蝕氣體的流量CF4:30sccm ;02: 4sccm,功率30W,壓強(qiáng)1.0Pa,刻蝕時(shí)間Imin ;用前面的方法去除光刻膠;
[0072]8)采用ICP技術(shù),通入(:12和Ar的混合氣體刻蝕ITO層,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)從絕緣層轉(zhuǎn)移至ITO層,刻蝕條件:(:12和Ar流量分別為15± 1sccm和50±25sccm,腔體氣壓:10±5mTorr,DC 偏壓:550±60V,RF 功率 150±30w,ICP 功率:300±200W,頻率 13.56MHz,刻蝕時(shí)間:2min ;
[0073]9)米用ICP技術(shù),通入012和Ar的混合氣體,各向異性刻蝕P型氮化鎵層、量子阱有源層、η型氮化鎵層,形成貫穿ITO層、P型氮化鎵層、量子阱有源層,深至η型氮化鎵層的納米孔陣列,刻蝕參數(shù)<12和Ar流量分別為25±10sccm和10±3sccm,腔體氣壓:10±5mTorr,DC 偏壓:300±60V,RF 功率 50±30w,ICP 功率:200±100W,頻率 13.56MHz,亥丨J蝕時(shí)間:5min ;將樣品放置在無機(jī)酸、堿溶液40攝氏度水浴加熱5min去除刻蝕損傷,然后使用氫氟酸去除殘余的絕緣層;
[0074]10)采用光刻技術(shù),蒸鍍P型電極和η型電極;
[0075]11)配比濃度為10mg/mL的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的兩種量子點(diǎn)于甲苯溶液中,其核/殼的半徑/厚度為1.3nm/l.4nm和2.2nm/2.5nm,量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)分別為518nm和600nm,旋涂在器件表面。
[0076]制得的白光LED器件如圖10-14所示,其電致發(fā)光譜如圖15中所示。
[0077]實(shí)施例2
[0078]如圖1-11所示,本白光LED器件的制備方法,其步驟包括:
[0079]I)選擇X為0.25,發(fā)光波長(zhǎng)為480nm,量子阱的周期數(shù)為15,p型GaN的厚度500nm的InGaN/GaN量子阱LED基片,在其上利用電子束蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍一層ITO層,厚度為200nm,接著將樣品在快速退火爐(RTA)進(jìn)行高溫退火,退火溫度600°C,時(shí)間1min ;
[0080]2)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積法在ITO層表面生長(zhǎng)一層SiNjl,厚度為300nm,采用物理汽相沉積法在Si3N4層表面生長(zhǎng)一層Cr金屬膜層,厚度為50nm,將600nm厚的SU8膠和300nm厚的紫外固化膠依次旋涂在Cr金屬膜層表面;
[0081]3)利用UV-NIL技術(shù),將事先制備好并做過防粘處理的軟模板與器件紫外固化膠層表面緊密接觸,在紫外燈下充分曝光使紫外固化膠固化,隨后脫模,使軟模板與器件表面分開,在器件表面的紫外固化膠層上形成全面積的有序納米孔陣列,納米孔陣列直徑為lOOnm,周期為 300nm ;
[0082]4)利用RIE技術(shù),通入CHFjP O 2的混合氣體刻蝕紫外固化膠的殘余層,然后以紫外固化膠為掩膜,利用RIE技術(shù),通入02對(duì)SU8層進(jìn)行刻蝕,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至SU8層;
[0083]5)采用ICP技術(shù),通入Ar氣刻蝕Ni金屬膜層,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至Ni金屬膜層,采用光刻膠去膠液或者繼續(xù)使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù),去除金屬膜層納米孔陣列表面表面的SU8膠;
[0084]6)用丙酮、異丙醇和去離子水清洗器件,采用光刻技術(shù)在器件表面做出標(biāo)準(zhǔn)的LED器件單元,將樣品在無機(jī)酸中浸泡120秒,去掉光刻膠以外的區(qū)域的Cr金屬膜層,采用丙酮去掉光刻膠,用RIE技術(shù)通入O2去除殘余膠,洗凈,烘干;
[0085]7)光刻,在器件表面作出P型電極區(qū)域,采用RIE技術(shù),通入CFjP 02的混合氣體刻蝕S1Jl,使Cr金屬膜層的納米孔陣列轉(zhuǎn)移至S1Jl,此時(shí)P型電極區(qū)域有光刻膠保護(hù),未被刻蝕,反應(yīng)離子刻蝕條件:反應(yīng)刻蝕氣體的流量CF4:1OOsccm ;02: 20sccm,功率100W,壓強(qiáng)10Pa,刻蝕時(shí)間20min ;用前面的方法去除光刻膠;
[0086]8)采用ICP技術(shù),通入(:12和Ar的混合氣體刻蝕ITO層,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)從絕緣層轉(zhuǎn)移至ITO層,刻蝕條件:(:12和Ar流量分別為15± 1sccm和50±25sccm,腔體氣壓:10±5mTorr,DC 偏壓:550±60V,RF 功率 150±30w,ICP 功率:300±200W,頻率 13.56MHz,刻蝕時(shí)間:6min ;
[0087]9)米用ICP技術(shù),通入012和Ar的混合氣體,各向異性刻蝕P型氮化鎵層、量子阱有源層、η型氮化鎵層,形成貫穿ITO層、P型氮化鎵層、量子阱有源層,深至η型氮化鎵層的納米孔陣列,刻蝕參數(shù)<12和Ar流量分別為25±10sccm和10±3sccm,腔體氣壓:10±5mTorr,DC 偏壓:300±60V,RF 功率 50±30w,ICP 功率:200±100W,頻率 13.56MHz,亥丨J蝕時(shí)間:10min ;將樣品放置在無機(jī)酸、堿溶液90攝氏度水浴加熱1min去除刻蝕損傷,然后使用氫氟酸去除殘余的絕緣層;
[0088]10)采用光刻技術(shù),蒸鍍P型電極和η型電極;
[0089]11)配比濃度為10mg/mL的CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的兩種量子點(diǎn)于甲苯溶液中,其核/殼的半徑/厚度為1.W1.4nm和2.5nm/2.8nm,量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)分別為546nm和621nm,旋涂在器件表面。
[0090]制得的白光LED器件的電致發(fā)光譜如圖16所示。
[0091]實(shí)施例3
[0092]如圖1-11所示,本白光LED器件的制備方法,其步驟包括:
[0093]I)選擇X為0.18,發(fā)光波長(zhǎng)為450nm,量子阱的周期數(shù)為12,p型GaN的厚度400nm的InGaN/GaN量子阱LED基片,在其上利用電子束蒸發(fā)技術(shù)蒸鍍一層ITO層,厚度為150nm,接著將樣品在快速退火爐(RTA)進(jìn)行高溫退火,退火溫度500°C,時(shí)間6min ;
[0094]2)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積法在ITO層表面生長(zhǎng)一層SiNjl,厚度為160nm,采用物理汽相沉積法在Si3N4層表面生長(zhǎng)一層Al金屬膜層,厚度為30nm,將450nm厚的SU8膠和160nm厚的紫外固化膠依次旋涂在Al金屬膜層表面;
[0095]3)利用UV-NIL技術(shù),將事先制備好并做過防粘處理的軟模板與器件紫外固化膠層表面緊密接觸,在紫外燈下充分曝光使紫外固化膠固化,隨后脫模,使軟模板與器件表面分開,在器件表面的紫外固化膠層上形成全面積的有序納米孔陣列,納米孔陣列直徑為180nm,周期為 700nm ;
[0096]4)利用RIE技術(shù),通入CHFjP O 2的混合氣體刻蝕紫外固化膠的殘余層,然后以紫外固化膠為掩膜,利用RIE技術(shù),通入02對(duì)SU8層進(jìn)行刻蝕,將納米孔陣列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至SU8層;
[0097]5)采用ICP技術(shù),通入Ar氣刻蝕Al金屬膜層,將納米
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