原子层沉积法制备高反射率的分布式布拉格反射镜

为提高GaN基发光二极管(LED)的发光强度,制备TiO₂/Al₂O₃分布式布拉格反射器(DBR)来提高其外量子效率是一种有效的方法。原子层沉积(ALD)法所制备的薄膜具有良好的均匀性,适合用来制备反射器材料。同时,TiN薄膜具有良好的类金属性质,且与TiO₂之间具有良好的粘附性,因此在DBR基础上再采用TiN反射层可以将反射率进一步提高。Matlab软件模拟结果表明,3~6周期厚的DBR,其反射率随厚度增加而提高。其中6周期DBR的反射率为95%,加上TiN薄膜后反射率可以得到进一步提高。实验结果与模拟结果吻合,6周期DBR+TiN结构的反射率达到99%。给带有该结构的LED注入50mA电流时,LED光输出功率(LOP)相对没有该结构的器件提升了约68.3%。     

采用Taguchi方法优化一种带外延层的PPD工艺参数

结合水热法和阳极氧化法合成了Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列,采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射谱表征了异质结阵列的形貌和晶体结构。暗态下的电流-电压曲线表明Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列具有整流效应。相比于纯的TiO2纳米管阵列,Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列的光电性能有了显著的提升:在AM 1.5标准光强作用下,光电转换效率从0.07%增长到0.40%,表面光电压响应范围从紫外光区拓宽至可见光区。结合表面光电压谱和相位谱,分析了Sb₂S₃/TiO₂纳米管异质结阵列中光生载流子的分离和传输性能。 更多还原     

TiO2基染料敏化太阳能电池的表面修饰及性能研究

采用水热法制备TiO₂浆料,用La(NO₃)₃溶 液浸泡TiO₂薄膜获得修饰电极。用X射线光电子能谱(XPS) 和扫描电子显微镜(SEM)对修饰电极的主要成分及形貌进行表征的结果显示,电极薄膜分为 上下两层,表 面包覆层粒径较大,为La₂O₃颗粒;下层颗粒粒径较小,为TiO₂颗粒。电流-电压测 试结果显示,与修饰 前相比,用La(NO₃)₃溶液浸泡30min获得的膜电极性能最优,使 开路电压和短路电流分别提高了6.8%和 18.5%。电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,相同偏压下,TiO₂/La ₂O₃电极界面复合电阻比TiO₂要大,说明 La₂O₃包覆层在一定程度上抑制了界面的电子复合,改善了电池的光电化学性能。     

低温处理的TiO2纳米颗粒薄膜作为缓冲层的有机光伏电池

通过溶胶凝胶法(sol-gel)合成了TiO₂纳米颗 粒(NPs),制备了结构为 ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/TiO₂/Al的有机太阳能电池(OSC)器件。通过优化阴极缓冲 层TiO₂NPs的 热处理温度,考察了温度以及溶剂对TiO₂NPs薄膜的光学性能、形貌结构和电学 性能的影响,并研究了其对OSC性能的影响及作用机理。实验发现,TiO₂NPs处理温度 为80℃时,器件 的效率达到了2.52%。相对于参比器件,器件的光电转换效率(PCE) 、填充因子(FF)分别提高了60%、64.7%。     

基于DBR结构的蓝光及白光GaN LED的制备及光学性能改善

为改善GaN基发光二极管(LED)的光学性能，设计并制备了具有高反射率与宽反射带宽的SiO₂/Ti₃O₅分布式布拉格反射镜(DBR)结构的蓝光和白光GaN LED。制备了具有不同周期数的DBR结构，其中，17周期DBR结构在400～660 nm波长内平均反射率超过99.3%,其反射带宽度达到231 nm。测试并比较了封装后的基于DBR结构的LED芯片的电学与光学特性。通过电流-光输出功率(I-L)特性测试，发现具有17周期DBR结构的蓝光LED的光输出功率比5周期的提升了6.7%,而白光LED的光输出功率则提升了9.7%。在约100 mA的直流注入电流下，蓝光和白光LED的最大光输出功率分别达到134.9 mW和108.4 mW。     

TiO2掺杂浓度对倒装白光数码管光色性能的影响

采用热压法将TiO₂按一定计量比掺入AB混合胶制备折射胶层,在芯片和荧光粉胶层 间利用甩胶旋 涂工艺添加折射胶层,封装成白光数码管;对样品的光色性能进行了测试和机 理分析。结 果表明,折射层中掺杂TiO₂颗粒浓度为0.3%时,白光数码管单笔段 光通量达到了最高值175 lm,比TiO₂浓度为0%时提高了约为7.5%。在相同测试条件下,掺杂0.3%浓度TiO₂颗粒的倒装白光数码管比传统点胶 白光数码管平均光通量提高了约为6.5%,平均色温下降约为 9.6%,出光一致性更理想。TiO₂颗粒的掺入不 仅提高了器件光通量,降低了色温,同时为白光数码管实现远程荧光粉涂覆工艺提供了一种 有效的途径。     

基于新型非周期高对比度亚波长光栅光电探测器

本文提出了一种基于新型非周期高对比度亚波长 光栅(High Contrast Subwavelength Grating,HCSG)的谐振腔 增强型(Resonant Cavity Enhanced,RCE)光电探测器(Photodetector,PD),该器件是由顶 部光栅型上反射镜、PIN光探 测结构和分布式布拉格下反射镜(Distributed Bragg Reflectors,DBR)组成。新型非周期HC SG上反射镜是由局部湿法 氧化后形成的Al₂O₃间隔层和非周期GaAs光栅组成,实现了850 n m波段TM模式偏振光的高反射会聚特性,反射 率达到了86.5%且在1.5 μm焦距处实现了光束 会聚。下反射镜是由周期GaAs光栅和GaAs/Al0.9Ga0.1As DBR组成, 周期GaAs光栅对入射光有偏振选择特性,对TM模式的偏振光透射率为96.1%,而对TE模式的偏振光透射率仅有 3.7%。该器件利用了传输矩阵理论方法仿真模拟了其量子效率,量子 效率达到了71.8%,半高全宽接近于0.1 nm。 有效的解决了光电探测器的高量子效率和高响应带宽相互制约的问题,为下一代光通信系统 的发展提供了良好的基础。     

Al/N共掺杂TiO2薄膜的制备及光学性能

采用溶胶-凝胶旋涂法(Sol-Gel Spin-Coating Method)制备了Al掺杂量为3.00at%,N掺杂量分别为6.00at%,7.00at%,8.00at%和9.00at%的Al/N共掺杂TiO₂薄膜样品。对样品测试的结果表明,共掺杂样品依旧保留了TiO₂的基本结构,并且Al/N共掺杂样品的晶粒尺寸有不同程度的减小,使样品表面得以修饰,变得更加均匀、平整。共掺杂样品吸收边都出现了不同程度的红移,在紫外光区以及可见光区的吸光性都有所增强。N掺杂量为7.00at%时,(101)衍射峰值最大,峰型最尖锐,所得到的TiO₂薄膜的光学性能最好。共掺杂后的样品与本征TiO₂相比带隙值都有所减小,且最小值为2.873eV。以上结果表明Al/N共掺杂TiO₂薄膜使其光学性能得到了改善。     

腔面镀膜对1342 nm分布反馈半导体激光器输出功率的影响

为提高1342 nm 分布反馈（Distributed Feedback, DFB）半导体激光器的输出功率,设计了三种腔面膜膜系组合。采用电子束蒸发镀膜技术对该激光器进行了腔面镀膜,并测试了其在三种膜系组合下的输出功率。结果表明,采用增透膜为基底(Sub)/Al₂O₃/Ta₂O₅/空气(Air)、高反膜为Sub/(Al₂O₃/Si)³Al₂O₃/Air的腔面膜膜系组合时,激光器的输出功率最高。前腔面反射率为0.2%,后腔面反射率为98.6%。在260 mA的直流电流下,平均输出功率达到了85 mW以上（增加了85.6%）,斜率效率提升了82.9%。通过采用此膜系组合进行激光器腔面镀膜,可以大幅提升1342 nm DFB半导体激光器的输出功率。     

SiO2/W反射叠层的分布电容对体波谐振器的影响

该文使用SiO₂和金属材料钨（W）构造布喇格反射叠层,将其应用于由横向电场激励体声波谐振器（XBAR）,并分析了金属层对谐振器性能的影响。所设计的谐振器以128°YX-切铌酸锂为压电层,Al为电极,SiO₂和W为周期层叠结构,单晶硅作为衬底的固态装配型谐振器（SMR）,利用叉指电极换能器（IDT）激发出A1模式。首先计算声阻抗层厚度对SiO₂/W叠层传输系数的影响,得到中心频率为3.7 GHz的布喇格阻带。横波（主模）在经过叠层时被反射,纵波（杂模）则部分地泄露到衬底。由于钨具有电导性,致使IDT与钨之间形成并联分布电容,改变了原有的电场分布,导致谐振器的耦合系数下降。通过实验测试谐振器的实际性能,获得耦合系数为12%。虽然W具有高声阻抗,但分布电容的影响恶化了电气参数。     

InGaN/GaN light-emitting diodes with a reflector at the backside of sapphire substrates

Nitride-based light-emitting diodes (LEDs) with a reflector at the backside of the sapphire substrates have been demonstrated. It was found that an SiO₂/TiO₂ distributed-Bragg reflector (DBR) structure could reflect more downward-emitting photons than an Al-mirror layer. It was also found that the 20-mA output power was 2.76 mW, 2.65 mW, and 2.45 mW for the DBR LED, Al-reflector LED, and conventional LED, respectively. With the same 50-mA current injection, the integrated-electroluminescence (EL) intensity of a DBR LED and an Al-reflector LED was 19% and 15% larger than that observed from a conventional LED.     

具有背面反射镜的GaN基高压LED

High-voltage light-emitting diodes （HV-LED） with backside reflector, including Ti305/SiO2 distributed Bragg reflector （DBR） or hybrid reflector combining DBR and Al or Ag metal layer, are investigated using Monte Carlo ray tracing method. The hybrid reflector leads to more enhancement of light-extraction efficiency （LEE）. Moreover, the LEE can also be improved by redesigning the thicknesses of DBR. HV-LED with four redesigned DBR pairs （4-MDBR）, and those with a hybrid reflector combining 4-MDBR and Al metal layer （4-MDBR-Al）, are fabricated. Compared to 4-MDBR, the enhancement of light-output power induced by 4-MDBR-A1 is 4.6%, which is consistent with the simulated value of 4.9%.     

Improved performance of lateral GaN-based light emitting diodes with novel buried CBL structure in ITO film and reflective electrodes

In this letter, lateral GaN-based Light Emitting Diodes (LEDs) with a SiO₂ current blocking layer (CBL) buried in the indium tin oxide (ITO) film and highly reflective metal materials have been proposed. Compared with the conventional CBL structure which was inserted between ITO film and p-type GaN, simulation results showed that LEDs with a buried CBL in the ITO film effectively facilitated current spreading under the CBL. We demonstrated that buried CBL was beneficial for suppressing current crowding (CC) effect around the edge of CBL and may facilitate higher LED efficiency. Furthermore, experimental results showed that LEDs with the buried structure we proposed showed lower working voltage and higher light output power (LOP) compared with those with conventional CBL structure. These results further confirmed that the buried CBL scheme was effective to reduce current crowding (CC) effect. In addition, highly reflective metal materials of Cr/Al/Pt/Au were employed to reduce light absorption and achieve high light extraction efficiency.     

复合布拉格反射镜高亮度AlGaInP发光二极管

采用光学薄膜理论中干涉矩阵模型计算了峰值波长为630nm的AlGaInP红光LED的Al0.6Ga0.4As/AlAs材料的常规DBR和复合DBR的反射谱特性,用LP-MOCVD方法生长了模拟设计的DBR结构,测量了其白光反射谱,实验与模拟结果基本符合.制备了采用Al0.6Ga0.4As/AlAs复合DBR的LED器件,未封装输出光功率为2.3mW,外量子效率为5.6%,发光效率可达12 lm/W,比常规DBR器件提高了35%.验证了复合DBR与常规DBR相比,可以大幅度提高AlGaInP红光LED的出光效率.     

Efficiency enhancement of InGaN/GaN light-emitting diodes with a back-surface distributed bragg reflector

The design, fabrication, and performance characteristics of a back-surface distributed Bragg reflector (DBR) enhanced InGaN/GaN light-emitting diode (LED) are described. A wide reflectance bandwidth in the blue and green wavelength regions is obtained using a double quarter-wave stack design composed of TiO₂ and SiO₂ layers. More than 65% enhancement in extracted light intensity is demonstrated for a blue LED measured at the chip level. Similar improvement in green LED performance is discussed and achieved through simulation. Possible applications of back-surface DBR-enhanced LEDs include surface-mount packages with significantly reduced vertical profiles, resonant cavity LEDs, and superluminescent diodes.     

薄膜AlGaInP发光二极管中不同反光镜的研究

本文计算了GaP/Au 反光镜, GaP/SiO2/Au 三层ODR and GaP/ITO/Au 三层ODR的反射率随角度的变化值。制作了GaAs衬底的AlGaInP LED,Au反光镜、SiO2 ODR和ITO ODR的薄膜AlGaInP LED。在20mA下,四种样品光输出功率分别为1.04mW, 1.14mW, 2.53mW and 2.15mW。制作工艺退火后,Au扩散使Au/GaP反光镜的反射率降至9％。1/4波长的ITO和SiO2透射率不同造成了两种薄膜LED光输出功率不同。ITO ODR中加入Zn可以大大降低LED的电压,但并不影响LED的光输出。     

（论坛）采用ALD方法制备TiO2/Al2O3布拉格反射镜并配合金属反射镜来增强背镀结构的反射效率

文中首次采用原子层沉积法制备TiO2/Al2O3布拉格反射镜并配合金属反射镜来制备了高反射率的背反射镜。制备的多层布拉格反射镜加Al镜和多层布拉格反射镜加Ag镜有很好的平整度和厚度的精确性,并且反射率高于96%。此外,TiO2/Al2O3布拉格反射镜和Al与蓝宝石衬底都有良好的粘合性,这样可以节省制备步骤并且可以得到高质量的背反射镜。利用原子层沉积技术和TiO2/Al2O3布拉格反射镜,我们得到了高反射率,角度依赖性小,更加稳定以及均一性更好的背反射镜,可以满足高亮度LED的需求。     

全反射镜结构对AlGaInP发光二极管发光效率的影响

采用计算机模拟的方法,计算了SiO2/Al,ITO/Al,SiO2/Au和ITO/Au全方位反射镜结构和分布式布拉格反射镜的反射特性.用PECVD和溅射设备制作了Glass/SiO2/Au结构,用LP-MOCVD生长了DBR结构,并测量了其反射特性,实验与模拟结果基本吻合.从模拟和实验的结果得到,SiO2/Au ODR结构在波长为630nm的垂直入射光下反射率很高,达到91%以上.对于不同角度的入射光,SiO2/Au在20°～85°都有很高的反射率,远高于DBR结构的反射率.在实际器件测试中,ODR结构的AlGaInP红光LED比无DBR结构的LED提高了115%,比DBR结构的LED提高了28%.这说明,ODR结构与DBR结构相比可以大幅提高红光LED的出光效率.     

Design and fabrication of a novel high damage threshold HfO2/TiO2/SiO2 multilayer laser mirror

This paper describes a new method to design a laser mirror with high reflectivity, wide reflection bandwidth and high laser-induced damage threshold. The mirror is constructed by three materials of HfO2/TiO2/SiO2 based on electric field and temperature field distribution characteristics of all-dielectric laser high reflector. TiO2/SiO2 stacks act as the high reflector (HR) and broaden the reflection bandwidth, while HfO2/SiO2 stacks are used for increasing the laser resistance. The HfO2/TiO2/SiO2 laser mirror with 34 layers is fabricated by a novel remote plasma sputtering deposition. The damage threshold of zero damage probability for the new mirror is up to 39.6 J/cm2 (1064 nm, 12 ns). The possible laser damage mechanism of the mirror is discussed.