CN111063770B - 一种SiO2蓝宝石复合衬底 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SiO2蓝宝石复合衬底,涉及LED生产领域,其包括图形化蓝宝石衬底,图形化蓝宝石衬底上涂覆有SiO2涂层,其制备步骤如下:步骤1,SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N‑N二甲基甲酰胺按照一定的摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌3‑6h,然后静置陈化24‑36h。本方案在现有生产用蓝宝石衬底的基础上,通过采用溶胶凝胶法制备一层SiO2涂层,形成SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层有利于增加有源区中发射的光子的全反射机会,从而进一步使LED的出光效率提高,而且该涂层制备工艺简单,成本低,易与现有生产技术结合。
Description
技术领域
本发明涉及LED生产领域,尤其涉及一种SiO2蓝宝石复合衬底。
背景技术
蓝宝石图形化衬底技术(简称PSS),是指在蓝宝石平面衬底上制备出周期性的图形化结构,是近年来发展起来的有效提高LED芯片出光效率的技术。图形化的界面改变了氮化镓(GaN)材料的生长过程,能减少GaN外延材料的位错密度,提高量子效率;另外,粗糙的GaN蓝宝石界面能散射从有源区发射的光子,使更多的光子有机会发生全反射,从而有效地提高了光的提取效率。PSS能提高LED出光效率30%左右,已经达到了理论值,因此如何在PSS的基础上提高 LED出光效率,成为该行业研究的重点。
有文献研究证明在PSS上溅射一层SiO2薄膜可以显著提高LED 出光效率,但是此方法成本高,工艺较为复杂,难以实现工业化生产。本发明制备的SiO2涂层,工艺简单,实用性强,可实现产业化。
发明内容
本发明的目的是针对现有的图形化蓝宝石衬底光提取效率低,而提出的一种SiO2蓝宝石复合衬底,能够进一步提高LED的出光效率,工艺简单,实用性强,可实现产业化。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种SiO2蓝宝石复合衬底,包括图形化蓝宝石衬底,图形化蓝宝石衬底上涂覆有SiO2涂层,其制备步骤如下:
步骤1,SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺按照一定的摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌 3-6h,然后静置陈化24-36h;
步骤2,SiO2溶胶的涂覆,将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以转速为2000-5000r/min转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,然后,以转速为1000-2000r/min转动5-10s,使SiO2溶胶平铺均匀,之后再以2000-5000r/min的转速旋转15-30s;
步骤3,热处理,将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,箱式电炉中的具体参数为:热处理温度为400-600℃,热处理时间为0.5h-2h,热处理气氛为空气,升温速率为2-5℃/min;
步骤4,清洗,将完成热处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层的厚度为100-300nm。
优选的,所述步骤1:在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570,N-N二甲基甲酰胺按照36:1:3:4.16×10-3:0.5:0.5摩尔比依次滴入,之后密封,并在磁力搅拌机上搅拌5h,然后静置陈化24h。
优选的,所述步骤2:将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以4000r/min的转速转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,先以1100r/min的转速旋转5s使SiO2溶胶平铺均匀,然后以 2500r/min的转速转动15s,SiO2溶胶的涂覆即完成。
优选的,所述步骤3:将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,具体参数为:热处理温度为500℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,升温速率为2℃/min。
优选的,所述步骤4:将完成热处理处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,所述SiO2涂层的厚度为250nm。
本方案在现有生产用蓝宝石衬底的基础上,通过采用溶胶凝胶法制备一层SiO2涂层,形成SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层有利于增加有源区中发射的光子的全反射机会,从而进一步使LED的出光效率提高,而且该涂层制备工艺简单,成本低,易与现有生产技术结合。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标号:1图形化蓝宝石衬底、2 SiO2涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例一
参照图1一种SiO2蓝宝石复合衬底,包括图形化蓝宝石衬底 1,图形化蓝宝石衬底1上涂覆有SiO2涂层2,其制备步骤如下:
步骤1,SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺按照一定的摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌 3-6h,然后静置陈化24-36h;
步骤2,SiO2溶胶的涂覆,将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以转速为2000-5000r/min转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,然后,以转速为1000-2000r/min转动5-10s,使SiO2溶胶平铺均匀,之后再以2000-5000r/min的转速旋转15-30s;
步骤3,热处理,将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,箱式电炉中的具体参数为:热处理温度为400-600℃,热处理时间为0.5h-2h,热处理气氛为空气,升温速率为2-5℃/min;
步骤4,清洗,将完成热处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到的SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层的厚度为100-300nm。
实施例二
参照图1一种SiO2蓝宝石复合衬底,包括图形化蓝宝石衬底 1,图形化蓝宝石衬底1上涂覆有SiO2涂层2,其制备步骤如下:
步骤1:在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570,N-N二甲基甲酰胺按照36:1:3: 4.16×10-3:0.5:0.5摩尔比依次滴入,之后密封,并在磁力搅拌机上搅拌5h,然后静置陈化24h。
步骤2:将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以 4000r/min的转速转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的 SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,先以 1100r/min的转速旋转5s使SiO2溶胶平铺均匀,然后以2500r/min 的转速转动15s,SiO2溶胶的涂覆即完成。
步骤3:将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,具体参数为:热处理温度为500℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,升温速率为2℃/min。
步骤4:将完成热处理处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到的SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层的厚度为250nm。
实施例三
参照图1一种SiO2蓝宝石复合衬底,包括图形化蓝宝石衬底 1,图形化蓝宝石衬底1上涂覆有SiO2涂层2,其制备步骤如下:
步骤1:SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺按照36:1:3:4.16×10-3:0.5:0.5摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌5h,然后静置陈化24h。
步骤2:SiO2溶胶的涂覆,将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以4000r/min的转速转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,先以1500r/min的转速旋转10s使SiO2溶胶平铺均匀,然后以3000r/min的转速转动20s,SiO2溶胶的涂覆即完成。
步骤3:热处理,将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,具体参数为:热处理温度为500℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,升温速率为2℃/min。
步骤4:清洗,将完成热处理处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,所述SiO2涂层的厚度为200nm。
实施例四
参照图1一种SiO2蓝宝石复合衬底,包括图形化蓝宝石衬底 1,图形化蓝宝石衬底1上涂覆有SiO2涂层2,其制备步骤如下:
步骤1:SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺按照36:1:3:4.16×10-3:0.5:0.5摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌5h,然后静置陈化24h。
步骤2:SiO2溶胶的涂覆,将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以4000r/min的转速转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,先以2000r/min的转速旋转10s使SiO2溶胶平铺均匀,然后以4000r/min的转速转动20s,SiO2溶胶的涂覆即完成。
步骤3:热处理,将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,具体参数为:热处理温度为500℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,升温速率为2℃/min。
步骤4:清洗,将完成热处理处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,所述SiO2涂层的厚度为150nm。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种SiO2蓝宝石复合衬底,其特征在于,包括图形化蓝宝石衬底(1),图形化蓝宝石衬底(1)上涂覆有SiO2涂层(2),其制备步骤如下:
步骤1,SiO2溶胶的制备,在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570、N-N二甲基甲酰胺按照一定的摩尔比依次滴入,之后密封并在磁力搅拌机上搅拌3-6h,然后静置陈化24-36h;
步骤2,SiO2溶胶的涂覆,将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以转速为2000-5000r/min转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO 2溶胶,然后,以转速为1000-2000r/min转动5-10s,使SiO2溶胶平铺均匀,之后再以2000-5000r/min的转速旋转15-30s;
步骤3,热处理,将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,箱式电炉中的具体参数为:热处理温度为400-600℃,热处理时间为0.5h-2h,热处理气氛为空气,升温速率为2-5℃/min;
步骤4,清洗,将完成热处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,SiO2涂层的厚度为100-300nm。
2.根据权利要求1所述的一种SiO2蓝宝石复合衬底,其特征在于,所述步骤1:在烧杯中将乙醇、正硅酸乙酯、去离子水、盐酸、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570,N-N二甲基甲酰胺按照36:1:3:4.16×10-3:0.5:0.5摩尔比依次滴入,之后密封,并在磁力搅拌机上搅拌5h,然后静置陈化24h。
3.根据权利要求1或2所述的一种SiO2蓝宝石复合衬底,其特征在于,所述步骤2:将清洗干净的图形化蓝宝石片放置于旋涂机上,以4000r/min的转速转掉图形化蓝宝石片上的灰尘,接着滴入制备好的SiO2溶胶,使图形化蓝宝石片上都铺满了SiO2溶胶,先以1100r/min的转速旋转5s使SiO2溶胶平铺均匀,然后以2500r/min的转速转动15s,SiO2溶胶的涂覆即完成。
4.根据权利要求3所述的一种SiO2蓝宝石复合衬底,其特征在于,所述步骤3:将涂覆好SiO2溶胶的图形化蓝宝石片放入箱式电炉中,具体参数为:热处理温度为500℃,热处理时间为1h,热处理气氛为空气,升温速率为2℃/min。
5.根据权利要求4所述的一种SiO2蓝宝石复合衬底,其特征在于,所述步骤4:将完成热处理并具有SiO2涂层的图形化蓝宝石衬底进行清洗处理后,即得到所述的SiO2蓝宝石复合衬底,所述SiO2涂层的厚度为250nm。
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GR01 | Patent grant | ||
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