最近，廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種倒棱錐/臺(tái)狀人工納米結(jié)構(gòu)，通過納米壓印、干法刻蝕技術(shù)與濕法腐蝕工藝相結(jié)合，在發(fā)光波長短至 234 nm的(AlN)8/(GaN)2 有源層形成(0001)、(10-13)及(20-21)等多組角度精細(xì)可控的晶面。有趣的是，這些晶面能夠調(diào)控深紫外光波在納米結(jié)構(gòu)中的傳播和提取模式，有效突破傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)中出射光錐角較小這一限制，大幅提高深紫外光的提取效率。

 

 

研究表明，引入晶面可控的倒棱錐/臺(tái)狀結(jié)構(gòu)后，TM 和 TE 偏振光相比于平面結(jié)構(gòu)分別增強(qiáng)了 5.6 倍和 1.1 倍，深紫外 234 nm 波長處的總發(fā)光強(qiáng)度提高了近 2 倍。該研究工作為提高深紫外短波發(fā)光器件的效率提供了新思路，并有望拓展到微小尺寸 LED、深紫外探測器等光電器件。

 

 

圖 1. (a) 運(yùn)用納米壓印技術(shù)制備納米孔陣列的流程示意圖; (b)-(c) (AlN)8/(GaN)2 超短周期超晶格的結(jié)構(gòu)表征; (d)-(f) 納米圓孔及 (g)-(h)倒棱錐/臺(tái)納米孔陣列的微觀形貌。

圖 2. (a) 傳統(tǒng)平面、圓形納米孔及倒棱錐/臺(tái)納米孔的光致發(fā)光譜；(b) 3 種納米結(jié)構(gòu)的內(nèi)量子效率、TE/TM 光提取效率及整體發(fā)光強(qiáng)度的增強(qiáng)因子分布圖。

 

相關(guān)研究成果以“Enhancing deep-UV emission at 234 nm by introducing a truncated pyramid AlN/GaN nanostructure with fine-tuned multiple facets”為題，發(fā)表在英國皇家化學(xué)會(huì)期刊 Nanoscale 上，并推薦為期刊封面研究工作（Back Inside Cover）。相關(guān)測試工作得到了臺(tái)灣大學(xué)楊志忠教授課題組的支持。