RU2701468C1 - Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота - Google Patents
Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701468C1 RU2701468C1 RU2018146002A RU2018146002A RU2701468C1 RU 2701468 C1 RU2701468 C1 RU 2701468C1 RU 2018146002 A RU2018146002 A RU 2018146002A RU 2018146002 A RU2018146002 A RU 2018146002A RU 2701468 C1 RU2701468 C1 RU 2701468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- electroluminescence
- gold nanoparticles
- transparent conductive
- conductive 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)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Использование: для усиления электролюминесценции полупроводников. Сущность изобретения заключается в том, что слой оксида цинка, легированного ионами алюминия в концентрации 1,5-3,5 молярных процента с толщиной от 100 до 200 нм и слои наночастиц с размерами 38-42 нм с максимальной концентрацией 1,25⋅1016 на см3, наночастицы являются наночастицами золота, а их центры находятся на расстоянии 70-120 нм друг от друга с образованием трехмерной решетки. Технический результат: обеспечение возможности усиления электролюминесценции полупроводников, излучающих на длинах волны 590-630 нм.
Description
Изобретение относится к оптоэлектронике, к составам покрытий полупроводниковых материалов, усиливающих электролюминесценцию, на базе которых могут быть созданы мощные излучающие светодиоды диапазона 590-630 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, обладает 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 золота в матрице из ZnO:Al.
Известно покрытие, (патент № US 20130098442 A1, опубликован 25 апреля 2013 года), состоящее из двумерного массива наночастиц золота, сформированного на поверхности фиксирующего органического слоя, состоящего из молекул, связывающихся с металлом (лигандов) электрохимическим методом представляющее собой ближнепольный резонатор для увеличения эффективности устройств оптоэлектроники (солнечных панелей, оптических сенсоров) за счет возбуждения локализованного плазмонного резонанса в диапазоне длин волн от 599 нм до 880 нм, от 592 нм до 850 нм и от 599 нм до 630 нм (в зависимости от вида лигандов, определяющих период решетки из наночастиц и размера наночастиц золота). Недостатком покрытия является сложность его применения в качестве слоя в структуре светодиода, из-за электрохимического метода получения покрытия и наличие органических молекул в структуре покрытия, что трудно совместимо с технологией получения светодиода и его условиями эксплуатации - в частности, нагревании при работе.
Известно покрытие, (патент № US 20110133157 A1, 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 отсутствие эффекта усиления электролюминесценции гетероструктур на длине волны 590-630 нм.
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 590-630 нм.
Изобретение решает задачу усиления электролюминесценции полупроводников на длинах волн 590-630 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, легированного ионами алюминия в концентрации 1,5-3,5 молярных процента с толщиной от 100 до 200 нм и слои наночастиц с размерами 38-42 нм с максимальной концентрацией 1,25⋅1016 на см3, отличается тем, что наночастицы являются наночастицами золота, а их центры находятся на расстоянии 70-120 нм друг от друга с образованием трехмерной решетки.
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 золота.
При расстоянии менее 200 нм металлических наночастиц золота 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 наночастиц золота с диапазона 530-570 нм в диапазон 590-630 нм при образовании ими трехмерной решетки. Получено экспериментальное усиление электролюминесценции светодиода, излучающего на длинах волн 590-630 нм с покрытием из патентуемого вещества в 2 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 590-630 нм.
Claims (1)
- Прозрачный проводящий оксид, содержащий слой оксида цинка, легированного ионами алюминия в концентрации 1,5-3,5 молярных процента с толщиной от 100 до 200 нм и слои наночастиц с размерами 38-42 нм с максимальной концентрацией 1,25⋅1016 на см3, отличающийся тем, что наночастицы являются наночастицами золота, а их центры находятся на расстоянии 70-120 нм друг от друга с образованием трехмерной решетки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146002A RU2701468C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018146002A RU2701468C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701468C1 true RU2701468C1 (ru) | 2019-09-26 |
Family
ID=68063246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018146002A RU2701468C1 (ru) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701468C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100203454A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Mark Brongersma | Enhanced transparent conductive oxides |
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 |
EA021647B1 (ru) * | 2007-12-27 | 2015-08-31 | Сэн-Гобэн Гласс Франс | Подложка органического светоизлучающего устройства, а также органическое светоизлучающее устройство, содержащее ее |
RU172493U1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-07-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Высокоэффективный светоизлучающий многослойный полупроводниковый светодиод |
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 RU2018146002A patent/RU2701468C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA021647B1 (ru) * | 2007-12-27 | 2015-08-31 | Сэн-Гобэн Гласс Франс | Подложка органического светоизлучающего устройства, а также органическое светоизлучающее устройство, содержащее ее |
US20100203454A1 (en) * | 2009-02-10 | 2010-08-12 | Mark Brongersma | Enhanced transparent conductive oxides |
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 |
RU172493U1 (ru) * | 2016-10-31 | 2017-07-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Высокоэффективный светоизлучающий многослойный полупроводниковый светодиод |
WO2018109724A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | Sabic Global Technologies B.V. | Fabrication of patterned transparent electrodes for oled lighting applications |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8653550B2 (en) | Inverted light emitting diode having plasmonically enhanced emission | |
CN103762286B (zh) | 高光萃取效率发光器件 | |
US8338819B2 (en) | Surface plasmon enhanced light-emitting diode | |
WO2005081813A2 (en) | Surface plasmon light emitter structure and method of manufacture | |
CN103928579A (zh) | 一种紫外发光二极管 | |
KR20110112221A (ko) | 양자점을 이용한 형광공명에너지전달-기반 발광 다이오드 | |
KR101011108B1 (ko) | 선택적 표면 플라즈몬 결합을 이용한 발광소자 및 그 제조방법 | |
Lee et al. | Color conversion of GaN-based micro light-emitting diodes using quantum dots | |
Lee et al. | Light distribution and light extraction improvement mechanisms of remote GaN-based white light-emitting-diodes using ZnO nanorod array | |
KR20120077612A (ko) | 발광소자의 제조방법과 이 방법에 의해 제조된 발광소자 | |
RU2701468C1 (ru) | Прозрачный проводящий оксид с наночастицами золота | |
RU2701467C1 (ru) | Прозрачный проводящий оксид | |
Cheng et al. | Enhanced light collection of GaN light emitting devices by redirecting the lateral emission using nanorod reflectors | |
JP4998701B2 (ja) | Iii−v族化合物半導体発光ダイオード | |
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 | |
Jia et al. | Improving the Performance of Free-pGaN Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes by Embedding Self-Assembled Ni Nanoparticles Between p-AlGaN/p-Electrode | |
KR100696194B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
Lee et al. | Utilizing two-dimensional photonic crystals in different arrangement to investigate the correlation between the air duty cycle and the light extraction enhancement of InGaN-based light-emitting diodes | |
KR101227575B1 (ko) | 발광효율이 향상된 산화아연 나노로드 발광체 및 발광효율 향상방법 | |
KR101397829B1 (ko) | 광전자 소자 및 그 제조방법 | |
Ee et al. | Enhancement of Light Extraction Efficiency of InGaN Quantum Wells LEDs Using SiO2 Microspheres | |
Hsiao et al. | GaN-based multiple quantum well light-emitting-diodes employing nanotechnology for photon management | |
TWI515921B (zh) | High light-emitting diodes |
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 |