雷射全息光刻法製作光子晶體LED

2021-01-16 OFweek維科網

　　該發光二極體晶片是利用MOCVD生長而成，有源層是一組InGaN/GaN多量子阱，其發光峰值波長約為400nm。實驗中採用的雙光束全息裝置是由波長325nm的He-Cd雷射器組成的，在晶片上製作出方形排列的圓空氣孔二維光子晶體，刻蝕深度為100nm，未深入到有源層。由圖3可見，注入電流為1mA，無光子晶體時整個器件表面都有廣場分布，強度較弱，且大部分光從晶片邊緣發射；而相比之下，晶格常數為500nm的光子晶體很好地限制了橫嚮導波，光主要從晶片中心集中發射。實驗測得，此時發光二極體表面處的廣場能流密度是無光子晶體時的2.1倍。並且對多個晶片進行測量後發現，光子晶體LED的電特性明顯優於普通LED，LED的閾值電壓不變，在加大電流時嫩鞏固更快地達到功率飽和。

　　廈門大學也應用雷射全息光刻技術製作出GaN基二維光子晶體LED，光子晶體結構是應用表面光柵原理，在注入電流為20mA時，含光子晶體結構的LED光強為原來的1.35倍。

　　雷射全息光刻技術最大的優點是能夠進行大面積的曝光，而且形成的圖形具有完美的周期性，不需要昂貴的投影光學系統，因此它特別適合於某些需要在大面積範圍產生圖形，是新興的一種廉價的光刻光子晶體的手段。這種方法的缺點是不能隨意地在光子晶體結構製作所需要的缺陷。

　　2、總結

　　GaN材料光子晶體LED正向著廉價、高效的方向發展。在實驗中應用到了光子晶體的光子禁帶特性和光柵衍射原理以提高LED的出光效率。雷射全息光刻技術適用於大面積製作，且生產效率高、成本低，但是相關的實驗條件，包括工藝參數等還需要進一步摸索，相信光子晶體LED將在不久的將來呈現更廣闊的前景。

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