[发明专利]一种可提高LED发光效率的金属纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件，尤其涉及一种可提高LED发光效率的金属纳米颗粒的制备方法。

背景技术

纳米金属等离激元技术目前在实验上已经被证明是一种可以有效提高LED发光效率的技术。目前制备金属纳米颗粒的方法主要包括电子束光刻、自组装以及退火技术。其中，电子束光刻的显著缺点是成本很高，并且生产效率很低，不适合大规模生产使用；自组装技术往往会采用一些新材料，可能会对生产线造成一些污染。因此，退火技术在金属纳米材料的制备方面得到了广泛的重视和应用。退火技术的基本原理是，在退火过程中，由于表面张力的作用，淀积的金属薄膜会变成高密度的金属纳米颗粒，然而，对有些金属而言(例如铜和金)，所需要的退火温度较高，可能会在LED器件的量子阱区域引入一些缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种低温、低成本、无污染的制备高密度金属纳米颗粒的方法，为金属等离激元技术在光电器件研究领域的广泛应用提供奠定基础。

本发明公开了一种制备金属纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

步骤1、在光电器件需要形成金属纳米颗粒的薄膜表面生长金属薄膜；

步骤2、在金属薄膜表面旋涂光刻胶；

步骤3、刻蚀光刻胶，形成光刻胶纳米颗粒；

步骤4、以光刻胶纳米颗粒为掩模，刻蚀所述金属薄膜，形成金属纳米颗粒；

步骤5、去除光刻胶，完成金属纳米颗粒的制备。

本发明还公开了一种在LED器件上制备金属纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

步骤1、在蓝宝石衬底上生长LED基本器件结构，依次生长包括缓冲层102、N型GaN层103、GaN量子阱104、电子阻挡层105和P型GaN层106；

步骤2、在所述P型GaN层106表面生长金属薄膜107；

步骤3、在所述金属薄膜107表面旋涂光刻胶108；

步骤4、利用氧等离子体刻蚀光刻胶108，形成光刻胶纳米颗粒109；

步骤5、以光刻胶纳米颗粒109为掩模，通过各向异性干法刻蚀所述金属薄膜107，形成金属纳米颗粒110；

步骤6、去除光刻胶，完成金属纳米颗粒的制备。

本发明通过上述方法能够低温低成本无污染的制备用于提高LED发光效率的金属等离激元纳米颗粒。

附图说明

图1是本发明中金属纳米颗粒制备方法流程图；

图2(a)-(f)是本发明中金属纳米颗粒制备工艺流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下边结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明公开一种可提高LED发光效率的金属纳米颗粒的制备方法。

图1示出了本发明中所述可提高LED发光效率的金属纳米颗粒的制备方法流程图。如图1所示，该制备方法包括：

步骤1、在光电器件需要形成金属纳米颗粒的薄膜表面生长金属薄膜；

步骤2、在所形成金属薄膜表面上旋涂光刻胶；

步骤3、通过氧等离子体刻蚀所述光刻胶，形成光刻胶纳米颗粒；

步骤4、以所形成的光刻胶纳米颗粒为掩模，通过各向异性干法刻蚀所述金属薄膜，形成金属纳米颗粒；

步骤5、去除所述光刻胶纳米颗粒，而保留金属纳米颗粒，最终完成金属纳米颗粒的制备。

以可见光波段的LED结构为例，金属纳米颗粒可以生长在缓冲层、N型GaN薄膜内部、电子阻挡层内部、P型GaN薄膜内部和P型GaN薄膜的表面。

下面以在P型GaN表面生长金属纳米颗粒为例，说明本发明提出的金属纳米颗粒的制备过程。

图2(a)-(f)示出了本发明中在LED结构上形成金属钠米颗粒的制备工艺流程示意图。该制备方法包括：

步骤1、在蓝宝石衬底上101生长LED基本器件结构，依次生长包括缓冲层102、N型GaN层103、GaN量子阱104、电子阻挡层105和P型GaN层106，如图2(a)所示；

步骤2、在所述P型GaN层106表面生长金属薄膜107，如图2(b)所示；

步骤3、在所述金属薄膜107表面旋涂光刻胶108，如图2(c)所示；

步骤4、利用氧等离子体刻蚀光刻胶108，形成光刻胶纳米颗粒109，如图2(d)所示；

步骤5、以光刻胶纳米颗粒109为掩模，通过各向异性干法刻蚀所述金属薄膜107，形成金属纳米颗粒110，如图2(e)所示；

步骤6、去除光刻胶，完成金属纳米颗粒的制备，如图2(f)所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。