多层纳米微结构的制备与陷光机理研究

采用电化学腐蚀方法在单晶硅片表面制备了折射率渐变的多层纳米微结构。用扫描电镜和UV-VIS-NIR分光光度计分别分析了多层纳米微结构的表面形貌和反射率。研究了腐蚀电流密度和腐蚀时间对微结构减反射性能的影响并分析了多层纳米微结构的陷光机理。结果表明:硅片表面的纳米孔径随着腐蚀电流密度和腐蚀时间增加而增大,初始腐蚀电流密度为12.25mA/cm2和腐蚀时间为2s时,表面最大的纳米孔径为30nm,在400nm～800nm的可见光波长范围内的反射率为3.4%,在200 nm～2000nm的宽波长范围内反射率仅为5.8%,远小于常规金字塔对应的反射率。这种宽波段范围的低反射率来源于多层纳米微结构中邻层相差很小的等效折射率。     

皮秒激光-化学复合法制备高效减反射晶硅表面微结构研究

基于皮秒激光的"冷加工"特点,进行了用皮秒激光辐照结合快速化学腐蚀(Na OH溶液:质量分数为4%,不大于3 min,80℃水浴)调控工艺制备高效减反射晶硅表面微结构的研究,在400~1000 nm波长的宽光谱范围内,获得了微-纳双结构微孔阵列和圆顶锥形周期性阵列两种减反射表面,前者的平均反射率低于5%,后者的平均反射率低于10%。制备过程中工艺可控性强,无需掩膜和真空环境。研究了激光工艺参数和化学腐蚀参数的不同调控匹配在微结构单元形成中的作用机制,分析了所制备表面微结构的减反射机理,为太阳能电池和其他半导体器件中硅基减反射表面微结构的低成本激光可控制造提供了重要的指导。     

微孔阵列结构的纳秒激光制备及陷光性能研究

为了制备形状可控、有序阵列的陷光微结构表面,使用纳秒激光器在钛合金(Ti6Al4V)表面加工呈六角形分布的微孔阵列结构,研究了不同激光扫描次数对表面微孔阵列结构形貌和反射率的影响。研究结果表明,随着激光扫描次数的增加,微孔结构表面的反射率逐渐降低,当激光扫描次数增加至40次时,微米级孔洞的直径约为(68±5)μm,孔洞深度约为(175±5)μm,在400 nm～1 000 nm波长范围内微孔阵列结构表面的平均反射率降低至1.3%。纳秒激光制备的微孔阵列结构表面有效增强了钛合金表面的陷光性能,在光学隐身、屏蔽杂散光等领域内具有重要的应用前景。     

ICP刻蚀p-GaN表面微结构GaN基蓝光LED

采用基于Cl2/Ar/BCl3气体的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术制作了p-GaN表面具有直径3 μm、周期6 μm的二维圆孔微结构GaN基蓝光LED,研究了刻蚀深度对光荧光(PL)和发光二极管(LED)光电特性的影响.结果表明,刻蚀深度为25 nm的表面微结构,与传统平面结构相比,其PL增强了42.8%;而采用ITO作为透明电极的LED,在20 mA注入电流下,正面出光增强了38%、背面出光增强了10.6%,同时前向电压降低了0.6 V,反向漏电流基本不变.     

ITO掩膜干法粗化GaP提高红光LED的提取效率

采用氧化铟锡(ITO)颗粒掩膜,经感应耦合等离子体(ICP)刻蚀后制作了表面粗化的红光发光二极管(LED),并且研究了ITO腐蚀时间对粗化表面形貌的影响。测试结果表明,当粗化颗粒的大小为200～500 nm、腐蚀深度约200～400 nm时,能使制作的表面粗化红光LED在20 mA注入电流下光提取效率提高30%以上。并且,表面粗化不会影响LED的发光强度角度分布。     

GaN基LED芯片的光效提升研究

GaN基LED芯片具有制备工艺简单、低成本、良率高等优点,提高LED芯片的出光效率已成为国内外专家的研究重点.采用tracepro软件,并基于蒙特卡洛法对ITO表面具有微孔结构的LED芯片的光萃取效率进行模拟仿真,相比ITO层没有微孔结构的LED芯片,有微孔结构的LED芯片的光萃取效率有明显的提升.通过光刻技术和湿法蚀...     

单晶硅表面金字塔微结构反射特性的研究

通过对化学腐蚀法制备的单晶硅表面微结构进行分析,建立了一种金字塔微结构的数学模型,采用时域有限差分法(FDTD)数值计算了波长在300～1 000 nm范围内微结构表面反射率随波长的变化规律,并将计算结果与实验测量结果进行了比较、分析和解释.在此基础上,针对不同实验条件下所形成的金字塔微结构差异,数值计算了几种不同参数金字塔结构表面的反射率随波长的变化规律.研究表明,反射率随金字塔的占空比和倾角的增大而减小,而金字塔尺寸变化对反射率的影响较小.当金字塔的结构参数为底边长2 μm、占空比1、倾角约60°时减反效果较好,平均反射率仅为6.28％.     

Al膜的微孔阵列湿法腐蚀技术研究

微通道板(Microchannel Plate,MCP)是像增强器中实现电子倍增的关键器件。以硅为基体制备的微通道板相对于传统的微通道板在性能方面有很大的提高。在对硅进行反应离子深刻蚀(DRIE)前,需要对充当掩蔽层的金属铝膜进行湿法腐蚀。对于掩模图形为孔径10 m、孔间距5 m的大面阵的微孔阵列,在腐蚀过程中,微孔孔径较小导致溶液对流困难且反应生成物H2极易吸附在反应界面上,影响反应物质的输送和化学反应的进行。如果腐蚀参数不合适,阵列式微孔图形会出现随机腐蚀、不完全腐蚀、过腐蚀等现象。通过加入表面活性剂,减小溶液中表面应力,可以促使反应物H2排出。同时通过逐一控制变量,研究了腐蚀液浓度、腐蚀液温度和腐蚀时间对腐蚀结果的影响。结果表明,腐蚀速率与腐蚀液浓度、腐蚀液温度成正比。通过参数优化,得到了最佳的腐蚀参数。此时图形完整,尺寸准确,解决了微孔阵列的图形化问题。     

波长和气氛对激光诱导硅表面微结构的影响

为了研究特定气氛下激光辐照对单晶硅表面微结构的影响,采用红外(基频波长1064nm)和紫外(3次谐波波长355nm)YAG纳秒激光脉冲连续辐照方法,分别在SF6、空气、N2和真空环境下对硅表面微结构进行了实验研究。得到红外纳秒激光在SF6和空气中形成的微结构较真空和N2下有更高的纵横比;紫外纳秒激光在SF6和真空中产生的锥形结构比N2和空气中要更为显著,但SF6中形成的微结构上有絮状物的结果。结果表明,激光波长和环境气氛对微结构的形成起着决定性作用,且激光辅助化学刻蚀的效率不同。该结果对深入研究纳秒激光在特定气氛下诱导硅表面微结构是有帮助的。     

高提取效率表面织构红光发光二极管

给出了用蒙特卡罗射线追踪法模拟发光二极管(LED)光提取效率的过程,并对表面织构LED的光提取效率进行了模拟分析,得到存在一组优化的表面织构参数,可使LED的光提取效率提高36%。通过湿法腐蚀和干法刻蚀相结合工艺,制备了表面织构的红光LED,器件的轴向光强提高了20.6%。理论和实验结果,表明表面织构技术是提高LED光提取效率的一个主要途径。     

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法具有结构简单、节能、环保等优势。     

LED灯用印制板阻焊颜色一致性研究

LED产品随着像素与分辨率的不断提高,灯珠间距不断减小,PCB的阻焊面将成为显示屏产品的第一直接外观面.阻焊墨色的一致性已成为LED PCB的关键管控项目.本文研究LED板阻焊网印到表面处理的各个环节对墨色的影响,进而研究控制墨色一致性的有效方案.     

Interdigitated Multipixel Arrays for the Fabrication of High-Power Light-Emitting Diodes With Very Low Series Resistances, Reduced Current Crowding, and Improved Heat Sinking

The paper reports on a novel mask design consisting of interdigitated multipixel arrays for the fabrication of high-power light-emitting diodes (LED) with very low series resistance, reduced current crowding, and improved heat sinking. The reduction in the series resistance was mainly achieved by reducing the bulk n-resistance and the n-contact resistance, and by increasing the effective perimeter of the mesa. The small dimension of the individual pixel improved the lateral current spreading. The distributed matrix of the micropixels also resulted in an improved thermal management, effectively rendering a high cw drive-current operation. Thermal simulations showed that the junction temperature for large area power chips dropped by more than 60% by adopting the new mask design. Significant improvement in electrical and optical performances was observed when the mask was applied to a 400 nm InGaN/GaN blue LED wafer, as compared to a standard square-shaped LED with an equal active area and fabricated from the same epitaxial wafer. Series resistance as low as 0.5 Omega was measured for 300 mum devices. On a Cu header, a peak output power of 115 mW was obtained at 3.15 A cw drive current. A 700 mum LED on a header had a peak output power of 200 mW at 3.15 A cw drive current     

利用金属光栅提高LED发光效率的研究

为了提高发光二极管(LED)的发光效率,在LED出光面放置金属光栅,采用时域有限差分法进行了理论分析和模拟计算.结果表明,对光栅优化后,金属光栅对波长460nm的透射率接近1,可提高LED的光提取效率;在此波长下,可同时激发局域表面等离激元和表面等离极化激元,有助于提高LED内量子效率;且具有金属光栅结构的LED的发光...     

Controlled Deposition of ${rm SiO}_{2}$ Nanoparticles of NIST-Traceable Particle Sizes for Mask Surface Inspection System Characterization

Particulate contamination of masks is a serious challenge in extreme ultraviolet lithography (EUVL) technology due to the unavailability of conventional pellicles. EUVL mask surface inspection tools, operated at low pressure, are used not only for mask contamination control/monitoring but also for mask surface cleaning studies. In EUVL, contaminant particles can be generated during low-pressure stages of integrated circuit (IC) manufacturing and may contaminate the mask critical surface without protective pellicles. It is therefore needed to characterize the EUVL mask surface inspection tools with contaminants commonly seen in vacuum processes. We have developed a method to deposit particles of known material and NIST-traceable sizes on the mask surface for the purpose of calibrating the EUVL mask surface inspection tools. Our method can produce particles with 98% size-uniformity. SiO₂ particles with NIST-traceable sizes of 50 nm, 60 nm, and 70 nm were separately deposited on quartz mask blanks with a controlled deposition spot size and number density, and detected by a Lasertec M1350 mask surface scanner. The results demonstrate high capture efficiencies for 60 and 70 nm SiO₂ particles, and significantly lower capture efficiency for 50 nm SiO₂ particles. The sizing accuracy of Lasertec M1350 deteriorates with decreasing particle size.     

图形蓝宝石衬底GaN基发光二极管的研制

采用抗刻蚀性光刻胶作为掩膜,并利用光刻技术制作周期性结构,进行ICP干法刻蚀C面(0001)蓝宝石制作图形蓝宝石衬底(PSS);然后,在PSS上进行MOCVD制作GaN基发光二极管(LED)外延片;最终,进行芯片制造和测试。PSS的基本结构为圆孔,直径为3μm,间隔为2μm,深度为864 nm,呈六角形分布。与同批生长的普通蓝宝石衬底(CSS)GaN基LED芯片相比,PSS芯片的光强和光通量比CSS分别提高57.32%和28.33%(20 mA),并可减小芯片的反向漏电流,且未影响芯片的波长分布和电压特性。     

InGaN/GaN多量子阱纳米线发光二极管制备及研究

用SiO2纳米图形层作为模板在以蓝宝石为衬底的n-GaN单晶层上制备了InGaN/GaN多量子阱纳米线,并成功实现了其发光二极管器件(LED).场发射扫描电子显微镜(FESEM)的测量结果表明,InGaN/GaN多量子阱纳米线具有光滑的表面形貌和三角形的剖面结构.室温下阴极射线荧光谱(CL)的测试发现了位于461 nm...     

硅衬底GaN基LED外延生长的研究

采用在AlN缓冲层后原位沉积SiN掩膜层,然后横向外延生长GaN薄膜.通过该法在硅衬底上获得了1.7 μm无裂纹的GaN薄膜,并在此基础上外延生长出了GaN基发光二极管(LED)外延片,其外延片的总厚度约为1.9 μm.采用高分辨率双晶X-射线衍射(DCXRD)、原子力显微镜(AFM)测试分析.结果表明,GaN薄膜(0002)面的半峰全宽(FWHM)降低到403 arcsec,其表面平整度得到了很大的改善;InGaN/GaN多量子阱的界面较平整,结晶质量良好.光致发光谱表明,GaN基LED峰值波长为469.2 nm.     

GaN基LED与Si键合技术的研究

采用金属键合技术结合激光剥离技术将GaN基LED从蓝宝石衬底成功转移到Si衬底上。利用X射线光电子谱(XPS)研究不同阻挡层对Au向GaN扩散所起的阻挡作用,确定键合所需的金属过渡层。利用多层金属过渡层,在真空、温度400℃和加压300 N下实现GaN基LED和Si的键合,通过激光剥离技术将蓝宝石衬底从键合结构上剥离下来,形成GaN基LED/金属层/Si结构。用金相显微镜及原子力显微镜(AFM)观察结构的表面形貌,测得表面粗糙度(RMS)为12.1 nm。X射线衍射(XRD)和Raman测试结果表明,衬底转移后,GaN基LED的结构及其晶体质量没有发生明显变化,而且GaN与蓝宝石衬底间的压应力得到了释放,使得Si衬底上GaN基LED的电致发光(EL)波长发生红移现象。