基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法与流程

文档序号:13109077阅读:来源:国知局
技术特征:
1.基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于包括以下步骤:步骤一:选择MOCVD或MBE生长的具有成核层、非故意掺杂层、N型层、多周期的量子阱有源层及P型层的外延片作为基片;步骤二:外延片经过涂覆光刻胶、曝光、显影、刻蚀、清洗工序形成N型层台面;步骤三:编写3D透明导电层打印头、3D光子晶体打印头、3DN型电极打印头和3DP型电极打印头的运动路径程序,以满足结构设计需求为准;步骤四:将外延片清洁好后作为基板放入3D打印机中,利用单个或阵列式3D透明导电层打印头在外延片P型层上打印透明导电层,所采用的3D打印形式为熔融或者激光烧结中的一种,透明导电层材料可选自氧化铟锡ITO、氧化锌ZnO、AZO、掺氟氧化锡FTO、钼氧化铟IMO、石墨烯中的一种;步骤五:利用单个或阵列式3D光子晶体打印头在透明导电层上打印光子晶体,所采用的3D打印形式为熔融或者激光烧结中的一种,所述光子晶体材料可选自氧化铟锡ITO、氧化锌ZnO、AZO、掺氟氧化锡FTO、钼氧化铟IMO、石墨烯中的一种;步骤六:利用单个或阵列式3DN型电极打印头在N型层台面上打印N型电极,所采用的3D打印形式为熔融或者激光烧结中的一种,N型电极厚度为200nm~2000nm,N型电极材料是Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au、Ti/Al/Pt/Au中的一种;步骤七:在已经打印好n型电极材料的外延片上,在P型层所在部分,利用单个或阵列式P型电极材料3D打印头在透明导电层上打印P型电极,所采用的3D打印形式为熔融或者激光烧结中的一种,P型电极厚度为50nm~500nm,材料是Ni/Au。2.根据权利要求1所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于透明导电层优选氧化铟锡ITO作为材料,3D透明导电层打印头采用氧化铟锡粉末作为墨水,氧化铟锡粉末从氧化铟锡粉腔中流出后,用波长大于1064nm的激光照射氧化铟锡粉末,使其溶化后固化成型,形成透明导电层,厚度为50-200nm。3.根据权利要求1或2所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于光子晶体采用氧化铟锡ITO作为材料,3D光子晶体打印头采用氧化铟锡粉末作为墨水,氧化铟锡粉末从氧化铟锡粉腔中流出后,用波长大于1064nm的激光照射氧化铟锡粉末,使其溶化后固化成型,最后将没有固化的多余粉末去除,得到ITO光子晶体。4.根据权利要求1或2所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于光子晶体为纳米图形结构,可以为空气孔型或者为介质柱型结构,光子晶体的形状为锥形、柱形、六棱柱形、碗型中的一种,光子晶体的光学厚度满足为发光波长的四分之一的奇数倍,光子晶体的晶格常数满足大于LED器件发光波长的三分之二,占空比为0.5-1。5.根据权利要求1或2所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于所述步骤六中,将金属钛粉末加入到3DN型电极打印头的金属钛熔融腔中进行速熔,控制温度在1675℃使其处于半固化状态,从3DN型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属钛膜;将金属铝粉末加入到3DN型电极打印头的金属铝熔融腔中进行速熔,控制温度在660℃使其处于半固化状态,从3DN型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属铝膜;将金属镍粉末加入到3DN型电极打印头的金属镍熔融腔中进行速熔,控制温度在1453℃使其处于半固化状态,从3DN型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属镍膜;将金属金粉末加入到3DN型电极打印头的金属金熔融腔中进行速熔,控制温度在1062℃使其处于半固化状态,从3DN型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属金膜,N型电极材料是Ti/Al/Ni/Au。6.根据权利要求1或2所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于在步骤七所述中,将金属镍粉末加入到3DP型电极打印头的金属镍熔融腔中进行速熔,控制温度在1453℃使其处于半固化状态,从3DP型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属镍膜;将金属金粉末加入到3DP型电极打印头的金属金熔融腔中进行速熔,控制温度在1062℃使其处于半固化状态,从3DP型电极打印头挤出后迅速固化,形成金属金膜。7.根据权利要求5所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于为防止金属氧化将喷嘴和基板置于惰性气体氛围中,为了形成良好的欧姆接触,在Ti/Al/Ni/Au薄膜打印完成后进行金属的退火处理。8.根据权利要求6所述的基于3D打印制备光子晶体结构LED的方法,其特征在于为防止金属氧化将喷嘴和基板置于惰性气体氛围中,为了形成良好的欧姆接触,在Ni/Au薄膜打印完成后进行金属的退火处理。
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