纳米线/带基复合结构LED研究
发光二极管(LED)的节能和高效使其在工业生产与日常生活中有重要的应用价值。然而，性能更加优异的器件，特别是拥有更高外量子效率(EQE)，更低制作成本，更长使用寿命的LED依然在研制中。近年来，基于纳米线/带的LED逐渐成为研究热点。半导体纳米线/带是一种尺度在亚微米量级，可实现可控掺杂和大规模生产的新型纳米材料。与传统基于半导体薄膜的LED相比，纳米线/带基LED由于其天然一维结构而有更高的光取出效率。而且，研究表明微纳结构对光场的束缚作用可以产生有重要物理意义的效应，例如，表面等离子体增强发光、极化激元复合辐射发光、压电光电子学效应等。此外，研究微纳尺度高效LED的一个重要目的在于将其应用到光通讯领域，如作为光芯片上的集成光源。因此，高性能纳米线/带基LED的研究尤为重要。本文将详细深入研究两种类型的高性能纳米线/带基LED，第一种是基于Ag纳米线/p型GaN薄膜肖特基结的紫外LED，另一种是基于In掺杂CdS半导体纳米带/p型GaN薄膜p-n结型多色LED。本文将系统描述材料的生长、器件的制备以及性能测试与分析，并对其中的物理过程做深入探讨，主要包括以下内容: 1.第一章首先结合国内外研究现状阐述了纳米线/带基LED的研究意义，包括其广泛的应用前景和对基础物理研究的指导意义，进一步说明了该领域已经取得的研究进展和依然存在的不足之处。最后明确提出了本文的研究目的。 2.第二章详细研究了实验中使用的纳米材料的生长制备过程。具体包括基于气液固(VLS)方法的CdS半导体纳米带的制备和基于热溶剂法的Ag纳米线的制备。详细讲述了生长纳米材料的过程以及所用到的重要参数。 3.第三章研究了如何通过微纳操作制作Ag纳米线/p型GaN薄膜肖特基结LED并对器件的电学性能和光学性能进行测试。实验结果证实了此种LED具有驱动电流低，制作成本低和EQE高等优势。进一步通过改变Ag纳米线直径来提高器件性能，在这个过程中，我们开展了基于散射截面计算的光学分析和器件的热传导过程仿真，并在理论和实验上得到了实现最优器件性能的Ag纳米线的直径参数。 4.第四章围绕CdS纳米带/p型GaN薄膜p-n结型LED进行分析研究。详细研究了器件的制备和性能表征。实验上在连续电流注入下同时得到了CdS纳米带的黄绿色发光和GaN薄膜的蓝紫色发光。并在实验研究中首次发现了在多色LED中，GaN的发光强度以指数关系依赖于注入电流强度，而CdS的电致发光线性依赖于电流强度。本章通过理论分析证明了多色LED的辐射复合过程是器件的能带结构和电场强度共同作用的结果，并进一步分析了通过压电光电子学效应调节界面能带增强器件发光。 5.第五章总结了本文主要研究工作以及所取得的进展，并进一步展望了后续研究工作。
半导体纳米带;金属纳米线;发光二极管;热溶剂法;能带结构
浙江大学
硕士
测试计量技术及仪器
杨青
2015
中文
TN312.8;TB383
60
2015-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）