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美加州圣巴巴拉大学的中村修二、Steven DenBaars及同事与来自法国 Charles Fabry 光学研究院的合作者 Henri Bensty宣布通过激光剥离制备出第一个光子晶体辅助出光的LED。
研究小组依次在蓝宝石衬底上生长2 μm厚的GaN 缓冲层、2 μm-厚N掺杂GaN层、五个InGaN 量子阱和300nm P掺杂GaN 层。做好 RuO2/Ni/Ag 电极后,在晶片上蒸镀金,正面朝下粘在AlN 陶瓷衬底上。使用激光剥离去掉蓝宝石衬底后,在GaN层上使用反应离子蚀刻法(RIE)和电子束制出光子晶体结构。
小组相信, 通过将光子晶体结构的高出光率与有效的散热及宽注入区(通过激光结合)结合在一个不同的衬底上,能改进GaN LED的性能。但不幸的是, LED的散热能力在光子晶体形成步骤中被破坏。小组成员分析,可能是在金蚀刻一步中去除了太多材料并导致电流注入时衬底融化产生了损伤。为解决这个问题,他们不得不在衬底上沉积更多的金属以减少热阻。而在金属沉积时光刻掩膜有“一分钟”未较准使得LED被部分短路了。但此事故可通过较早制作光子晶体结构而避免,并不能断言使用激光剥离制备光子晶体LED有任何基本的限制。
小组从光子晶体LED上测量到角分辨光电子能谱, 并确实观察到了“光子能带”,但由于被金属层吸收,其发光相对弱。器件建模显示, 光损失可通过用银代替金而显著降低。
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