利用三维纳米柱、纳米孔光子晶体结构提高UV-LED的光提取效率

摘要

目前领域内对基于光子晶体的GaN材料及发光二极管器件的研究还没有被广泛应用,其主要限制因素之一是微纳米结构的制备大多基于电子束光刻,工艺复杂且很难实现大规模化,且多数研究是基于纳米柱等凸形结构进行光电性质的表征,这意味着当刻蚀深度加大时,纳米柱结构将导致载流子不能连续传递的问题.在这项工作中,我们基于纳米小球的自组装和光刻技术实现了大规模和低成本效益的三维纳米柱、纳米孔图案化UV-LED的制备,系统性分析了纳米柱和纳米孔这两种结构对于紫外LED的光提取,辐射模式以及I-V特性的影响.研究发现:与常规平面UV-LED相比,纳米柱LED和纳米孔LED的光致发光(PL)强度分别提升8.01倍和4.06倍,发散角范围分别扩大2倍和4倍;电流-电压曲线显示纳米孔LED比纳米柱LED具有更小的反向漏电流和更大的导通电压.