RU2701467C1 - Прозрачный проводящий оксид - Google Patents
Прозрачный проводящий оксид Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701467C1 RU2701467C1 RU2018146001A RU2018146001A RU2701467C1 RU 2701467 C1 RU2701467 C1 RU 2701467C1 RU 2018146001 A RU2018146001 A RU 2018146001A RU 2018146001 A RU2018146001 A RU 2018146001A RU 2701467 C1 RU2701467 C1 RU 2701467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- concentration
- electroluminescence
- wavelength
- zinc oxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Использование: для усиления электролюминесценции полупроводников. Сущность изобретения заключается в том, что слой оксида цинка с максимальной толщиной 200 нм, легированный ионами алюминия в концентрации от 3 до 4 молярных процентов и со слоями наночастиц серебра с максимальной концентрацией 1,25⋅1016 на см3, центры наночастиц находятся на расстоянии 110-130 нм друг от друга и образуют трехмерную решетку, наночастицы имеют размеры 38-42 нм, причем длина волны усиления зависит от молярной концентрации алюминия n в соотношении длина волны в нанометрах λ=530+40⋅(n-3). Технический результат: обеспечение возможности усиления электролюминесценции полупроводников, излучающих на длинах волн 530-570 нм.
Description
Изобретение относится к оптоэлектронике, к составам покрытий полупроводниковых материалов, усиливающих электролюминесценцию, на базе которых могут быть созданы мощные излучающие светодиоды диапазона 530-570 нм. На данный момент известно, что при электролюминесценции полупроводников возможно усиление интенсивности люминесценции при нахождении рядом с полупроводником (расстояние до 200 нм) металлических наноструктур, в частности сферических наночастиц, с частотой плазмонного резонанса, совпадающей с частотой излучения гетероперехода полупроводника. Также известно явление плазмонного резонанса решетки, которое характерно тем, что в зависимости от расстояния между наночастицами изменяется частота плазмонного резонанса - то есть частота усиления электролюминесценции
Также известно, что оксид цинка является уникальным материалом в качестве покрытий для светодиодов: это теплопроводящий и электропроводящий материал с высоким показателем преломления, то есть способен рассеивать проходящее через него оптическое излучение на очень широкие углы, что важно при его использовании в светодиодах осветительной техники. В предлагаемом патенте используется возникновение локализованных плазмонных мод в периодической структуре, вызванное упорядоченным расположением наночастиц серебра в матрице из ZnO:Al.
Известно вещество покрытия из полиметилметакрилата (пмма) для светодиодов диапазона 400-1200 нм, патент RU 172493U1, опубликован 11 июля 2017 года, с наночастицами серебра для усиления электролюминесценции в 3-4 раза. Недостатком аналога является низкая температура размягчения пмма 160°С и температура воспламенения 260°С, что делает его малоприменимым при использовании в мощных светодиодах. Недостатком аналога является низкий показатель преломления покрытия -1.49, что затрудняет выход света из полупроводниковых структур вследствие появления эффекта полного внутреннего отражения и понижает угол рассеяния света.
Известно покрытие, (патент № US 20110133157 А1, опубликован 9 июня 2011 года), состоящее из наноразмерных слоев серебра и золота, сформированных на поверхности слоя InGaN/GaN квантовых ям в свою очередь сформированных на подложке сапфир/ GaN, где слой золота граничит со слоем InGaN/GaN квантовых ям, а слой серебра с воздухом, представляющее собой усиливающий электролюминесценцию нитридного светодиода слой за счет возбуждения поверхностных плазмонных мод на границе металл/ полупроводник и варьирования длины волны возбуждения плазмонных мод в диапазоне длин волн от 442 нм до 563 нм за счет изменения толщин одного металлического слоя относительно другого, приводящего к увеличению скорости излучательной рекомбинации и внутренней квантовой эффективности светодиода зеленого свечения. Недостатком покрытия является использование двух типов наночастиц, что приводит к усложнению и удорожанию технологии такого покрытия.
Известно покрытие, взятое в качестве прототипа (патент № RU 2671236), состоящее из слоя прозрачного полупроводникового оксида цинка, легированного ионами алюминия, и наночастиц серебра. Недостатком прототипа является отсутствие эффекта усиления электролюминесценции гетероструктур на длине волны 530-570 нм.
Изобретение решает задачу усиления электролюминесценции полупроводников на длинах волн 530-570 нм. Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в повышении интенсивности излучения светодиодов с предложенным покрытием. Данный технический результат достигается тем, что прозрачный проводящий оксид, содержащий слой оксида цинка и слои наночастиц серебра с концентрацией 1,25⋅1016 на см3, при этом оксид цинка легирован ионами алюминия, а максимальная толщина слоя ZnO составляет 200 нм, отличается тем, что концентрация ионов алюминия составляет 3-4 молярных процента, центры наночастиц находятся на расстоянии 110-130 нм друг от друга и образуют трехмерную решетку, а наночастицы серебра имеют размеры 38-42 нм, причем длина волны усиления зависит от молярной концентрации алюминия n в соотношении: длина волны в нанометрах = 530+40⋅(n-3).
Сущность заявляемого изобретения поясняется следующим. В основе изобретения лежит эффект «решеточного» плазмонного резонанса. При соблюдении определенного расстояния между металлическими наночастицами меняется частота плазмонного резонанса этих наночастиц, так как происходит электромагнитное взаимодействие между ними. В изобретении используются слой оксида цинка, легированного ионами алюминия, и слои наночастиц серебра. При расстоянии менее 200 нм металлических наночастиц серебра от излучающих полупроводников за счет эффекта плазмонного усиления уменьшается время рекомбинации электронов и дырок, что ведет в свою очередь к повышению интенсивности люминесценции, так как увеличивается количество носителей, попадающих за единицу времени в зону проводимости и переходящих обратно в валентную зону полупроводника за счет излучательного перехода. Многочисленными экспериментами установлено и подтверждено данными моделирования, что при расстоянии наночастиц между центрами друг друга в 110-130 нм и при их размерах 38-42 нм происходит сдвиг частоты плазмонного резонанса в диапазон 530-570 нм при образовании ими решетки. Период решетки, а значит и длина волны усиления электролюминесценции зависит от концентрации алюминия в оксиде цинка в соотношении длина волны в нанометрах λ=530+40⋅(n-3), где n - молярная концентрация алюминия в пленке оксида цинка в диапазоне от 3 до 4%. Получено экспериментальное усиление электролюминесценции светодиода, излучающего на длинах волн 530-570 нм с покрытием из патентуемого вещества в 3 раза по сравнению со светодиодом, излучающим на этих же длинах волн без патентуемого покрытия.
Таким образом, изобретение обеспечивает решение задачи по усилению электролюминесценции светодиода на длинах волн 530-570 нм, регулировке длины волны усиления.
Claims (1)
- Прозрачный проводящий оксид, содержащий слой оксида цинка и слои наночастиц серебра с максимальной концентрацией 1,25⋅1016 на см3, при этом оксид цинка легирован ионами алюминия, а максимальная толщина слоя ZnO составляет 200 нм, отличающийся тем, что концентрация ионов алюминия составляет 3-4 молярных процента, центры наночастиц находятся на расстоянии 110-130 нм друг от друга и образуют трехмерную решетку, а наночастицы серебра имеют размеры 38-42 нм, причем длина волны усиления зависит от молярной концентрации алюминия n в соотношении длина волны в нанометрах λ=530+40⋅(n-3).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146001A RU2701467C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146001A RU2701467C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701467C1 true RU2701467C1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146001A RU2701467C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701467C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196426U1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Прозрачный гетеропереход на основе оксидов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009057317A1 (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Panasonic Corporation | 発光素子、及び、表示装置 |
US20110133157A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Lehigh University | Surface plasmon dispersion engineering via double-metallic au/ag layers for nitride light-emitting diodes |
RU2011153983A (ru) * | 2009-06-02 | 2013-07-20 | Изовольтаик Аг | Композиционный материал, включающий наночастицы и получение фотоактивных слоев, содержащих наночастицы четырехкомпонентных, пятикомпонентных или более многокомпонентных полупроводниковых соединений |
US9871225B2 (en) * | 2013-12-06 | 2018-01-16 | Konica Minolta, Inc. | Organic electroluminescence element |
WO2018109724A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Sabic Global Technologies B.V. | Fabrication of patterned transparent electrodes for oled lighting applications |
-
2018
- 2018-12-25 RU RU2018146001A patent/RU2701467C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009057317A1 (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Panasonic Corporation | 発光素子、及び、表示装置 |
RU2011153983A (ru) * | 2009-06-02 | 2013-07-20 | Изовольтаик Аг | Композиционный материал, включающий наночастицы и получение фотоактивных слоев, содержащих наночастицы четырехкомпонентных, пятикомпонентных или более многокомпонентных полупроводниковых соединений |
US20110133157A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Lehigh University | Surface plasmon dispersion engineering via double-metallic au/ag layers for nitride light-emitting diodes |
US9871225B2 (en) * | 2013-12-06 | 2018-01-16 | Konica Minolta, Inc. | Organic electroluminescence element |
WO2018109724A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Sabic Global Technologies B.V. | Fabrication of patterned transparent electrodes for oled lighting applications |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU196426U1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-02-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Прозрачный гетеропереход на основе оксидов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8653550B2 (en) | Inverted light emitting diode having plasmonically enhanced emission | |
Pernot et al. | Improved efficiency of 255–280 nm AlGaN-based light-emitting diodes | |
US20050285128A1 (en) | Surface plasmon light emitter structure and method of manufacture | |
US20100258813A1 (en) | Light Emitting Device and Fabrication Thereof | |
Lee et al. | Color conversion of GaN-based micro light-emitting diodes using quantum dots | |
Park et al. | Nanostructural Effect of ZnO on Light Extraction Efficiency of Near‐Ultraviolet Light‐Emitting Diodes | |
KR101011108B1 (ko) | 선택적 표면 플라즈몬 결합을 이용한 발광소자 및 그 제조방법 | |
RU2701467C1 (ru) | Прозрачный проводящий оксид | |
JP2009059851A (ja) | 半導体発光ダイオード | |
Lee et al. | Effect of the surface texturing shapes fabricated using dry etching on the extraction efficiency of vertical light-emitting diodes | |
JP5307100B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
KR101619475B1 (ko) | 표면 플라즈몬 공명을 이용한 발광소자구조 | |
CN109037267B (zh) | 金属光子晶体耦合增强nano-LED阵列及制造方法 | |
Liu et al. | Improved light extraction efficiency of GaN-based ultraviolet light-emitting diodes by self-assembled MgO nanorod arrays | |
Park et al. | Al2O3/AlN/Al-based backside diffuse reflector for high-brightness 370-nm AlGaN ultraviolet light-emitting diodes | |
RU2701468C1 (ru) | Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота | |
Chiu et al. | Fabrication and characteristics of thin-film InGaN–GaN light-emitting diodes with TiO2/SiO2 omnidirectional reflectors | |
Liou et al. | Characteristics of GaN-based LEDs with hybrid microhole arrays and SiO 2 microspheres/nanoparticles structures | |
JP2007258257A (ja) | 半導体発光素子 | |
Cao et al. | Hybrid white light-emitting diodes utilizing radiative or nonradiative energy transfer for wavelength conversion | |
CN104241492A (zh) | 具有金属介质组合光栅结构的led芯片 | |
JP5520178B2 (ja) | 発光ダイオード | |
RU2671236C1 (ru) | Прозрачный проводящий оксид | |
Oh et al. | Enhanced phosphor conversion efficiency of GaN-based white light-emitting diodes having dichroic-filtering contacts | |
TW201415666A (zh) | 半導體元件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201218 Effective date: 20201218 |