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随着GaN基发光二极管(LEDs)的快速发展,LED以其优越的性能正逐渐替代传统照明器件被广泛应用在各个领域,它不仅具备发光效率高、响应时间短、光谱可调范围大、寿命长等优点,同时还具有材料无污染、节能等诸多优点。尽管LED的商业应用已经比较普遍,价格也比较低廉,但其仍面临需要克服外量子效率低的问题,关键在于如何解决由于GaN材料和外界空气界面处全反射角所引起的光提取率低问题。目前常用的方法有光子晶体、倒装芯片、透明衬底、表面粗化、等离激元等技术。本文主要是通过在半导体表面制备微纳结构增强GaN基LED的发光效率,主要分为沉积金属薄膜、金属颗粒和刻蚀三个部分,并对几种微纳结构下的LED光致发光谱进行对比分析。具体研究工作和相关结果如下:1.利用时域差分有限元的方法(FDTD)研究了金属纳米粒子增强GaN紫外LED的光提取率。结构包含不同尺寸、间距的Al纳米粒子,同时还包括非对称结构的Al纳米粒子。通过调节纳米粒子的尺寸和间距可以改变光谱的响应范围,发现电场增强分布和峰值的位置也和纳米粒子的结构对称性有关。通过调节非对称结构的纳米粒子参数可以获得较大增强比例,为获得高效的深紫外LED提供参考价值。2.利用磁控溅射镀膜仪设备在GaN基LED外延片表面沉积不同厚度的金属Ag薄膜,采用光致发光谱来表征外延片的发光效率,得出了三种不同厚度的金属薄膜对其发光效率的影响,FDTD仿真结果验证了在金属表面出现场增强的效果。3.通过对金属薄膜进行退火处理得到金属纳米粒子,实验研究了三种不同直径的金属Ag纳米粒子对GaN基LED发光效率的影响,同时使用FDTD软件从理论上计算了三种直径Ag纳米颗粒的消光光谱,计算结果和实验结果能够较好的吻合。同时电场增强在Ag纳米颗粒周围的效果更加明显,与预期一致。其PL光谱的增强比例最大提升219%。4.采用电感耦合等离子体技术(ICP)对GaN基LED的P型层进行刻蚀,经过ICP刻蚀后的LED器件发光效率明显增强,接着在刻蚀后的纳米线结构上沉积金属颗粒,并将实验结果与前面两种实验方式进行对比。对量子阱进行PL测试发现,对比原位外延片其PL光谱在峰值处增加了224%,是镀银纳米颗粒样片的1.2倍,表明在Ag纳米颗粒和纳米线直接有很强的表面等离激元耦合和散射作用。