[發明專利]納米陣列結構透鏡、制備方法及深紫外LED

在審

• 申請號: 201810876587.0
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109273582A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 梁仁瓅;許琳琳;王昊;陳景文;王帥;陳長清;戴江南
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: H01L33/58
• 分類號: H01L33/58;B82Y40/00
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

本發明提供了一種納米陣列結構透鏡的制備方法，具體步驟包括：覆蓋保護層、光刻、干法刻蝕保護層、濕法刻蝕藍寶石襯底、去除保護層。本發明提供的制備方法，將納米光刻和干濕法蝕刻相結合，能夠在藍寶石襯底上制作均勻的，大面積的且易于控制的納米陣列，從而在透鏡中形成從而形成納米陣列結構。本發明還提供一種納米陣列結構透鏡，由上述納米陣列結構透鏡的制備方法制得。本發明又提供一種深紫外LED，包括LED芯片、密封劑及上述的納米陣列結構透鏡，該深紫外LED具有較好的光提取效率。

技術領域

本發明涉及LED封裝材料技術領域，更具體地，涉及一種納米陣列結構透鏡的制備方法、由該方法制得的透鏡及由該透鏡形成的深紫外LED。

背景技術

基于AlGaN的深紫外LED(λ<300nm)由于其廣泛的潛在應用，如消毒，空氣和水凈化，生化檢測和光通信，引起了許多科學家的關注。然而，深紫外LED的低光提取效率仍然不能滿足目前的應用要求，這主要因為最外層光學透鏡與空氣之間折射率差異較大，導致界面處部分光線全反射效應較強，不利于深紫外LED出光。

眾所周知，透鏡中的陣列結構對發射光有散射效應，可以減少全反射損失，從而增強LED的光提取效率。目前常用的透鏡的陣列結構是通過使用壓印光刻，或熱回流工藝，或自組裝顆粒蝕刻，或激光直射光鉆等方法制得。上述方法制得的透鏡的陣列結構的非均勻性和微米級形態限制了其對深紫外LED光提取效率的增強，并且也不利于工業制造。此外，一些有機聚合物制成的具有陣列結構的透鏡可能會吸收深紫外線，不利于深紫外LED光提取效率的提高和封裝可靠性。

因此，目前需要解決的問題是如何在透鏡中制得均勻的、納米級形態的且便于工業制造的陣列結構。

發明內容

本發明提供了一種納米陣列結構透鏡的制備方法，具體步驟包括：(1)覆蓋保護層：在藍寶石襯底上蒸鍍二氧化硅保護層；(2)光刻：在步驟(1)處理后的所述二氧化硅保護層的上面旋涂光刻膠，在所述光刻膠上覆蓋帶有微米級直徑陣列孔的光刻板，對所述光刻板進行紫外投影曝光；(3)干法刻蝕保護層，在CF₄和O₂的混合氣氛中等離子體蝕刻步驟(2)處理后的所述二氧化硅保護層以使所述二氧化硅上出現陣列孔以至于部分所述藍寶石襯底曝露出來；(4)濕法刻蝕藍寶石襯底，由98％濃硫酸溶液和84％濃磷酸溶液混合蝕刻步驟(3)處理后的所述藍寶石襯底使得所述藍寶石襯底上出現陣列結構；(5)去除保護層，使用氧等離子體清除步驟(4)處理后的所述藍寶石襯底上的二氧化硅保護層得到納米陣列結構透鏡。本發明提供的制備方法，將納米光刻和蝕刻相結合，能夠在藍寶石襯底上制作均勻的，大面積的且易于控制的納米陣列，從而在透鏡中形成從而形成納米陣列結構。

本發明還提供一種納米陣列結構透鏡，由上述納米陣列結構透鏡的制備方法制得，該透鏡能有效降低DUV-LED的空氣界面的全反射效應，從而增強發射光的耦合能力，提高深紫外LED的光提取效率。

本發明又提供一種深紫外LED，包括LED芯片、密封劑及上述的納米陣列結構透鏡，該深紫外LED具有較好的光提取效率。

附圖說明

圖1為本發明提供的深紫外LED的整體結構示意圖；

圖2為本發明提供的實施例的濕法刻蝕時間與陣列凹槽的深度、凹槽的錐底的底面半徑的關系示意圖；

圖3為對比例與本發明提供的各實施例的輻射光功率隨工作電流變化的示意圖，其中1為對比例提供的深紫外LED，2為實施例1提供的深紫外LED，3為實施例2提供的深紫外LED，4為實施例3提供的深紫外LED，5為實施例4提供的深紫外LED，6為實施例5提供的深紫外LED。

具體實施方式

以下結合附圖詳細描述本發明的實施例。

實施例1本實施例提供一種納米陣列結構透鏡的制備方法，具體步驟包括：