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最密堆积阵列让LED更耀眼

导读: 香港的研究人员以六方最密堆积(hexagonal-close-packed,HCP)二氧化硅微粒充当模版,然后经由曝光、显影与刻蚀等步骤,将微粒间气隙形成的纳米图案制作在LED表面,结果发现刻蚀光子晶体(photonic crystal)结构能将LED的发光强度提升三倍

    香港的研究人员以六方最密堆积(hexagonal-close-packed,HCP)二氧化硅微粒充当模版,然后经由曝光、显影与刻蚀等步骤,将微粒间气隙形成的纳米图案制作在LED表面,结果发现刻蚀光子晶体(photonic crystal)结构能将LED的发光强度提升三倍。


带有光子晶体阵列的LED 

    香港大学电机电子工程系的Anthony H W Choi表示,只要5毫升浓度1%的硅微粒悬浮液,就能镀满整片两英寸晶圆,成本只要数十美元。与需要高维护成本、昂贵电子阻剂(electron resists)的电子束微影术相比,微粒微影术的确是一个便宜又实用的纳米技术。

    刻蚀LED晶圆前,研究人员先将分散在去离子水中、平均直径为500 nm的二氧化硅微粒旋转镀膜(spin coating)在氮化镓(GaN)基板上,这些微粒会自组形成单层的六方最密堆积阵列,即可作为有效的刻蚀光罩。Choi等人接着以干刻蚀方式将气隙的纳米图案转移到LED晶圆上,随后再以声波(sonification)方式从基板上移除这些硅微粒,在半导体表面遗留下一个间距为290 nm的三角形空洞阵列。

    研究人员表示,LED表面的光子晶体结构具有衍射波导模(diffracting waveguided modes)的效果,可以提升半导体的发光效率。他们观察到在表面没有光子晶体阵列结构的LED中,光会在组件内来回反射,因而发生干涉现象。 (于占涛)

 

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