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Ⅲ族氮化物被认为是制作高效发光二极管(LED)的最佳材料之一。近年来,得益于高质量材料生长和新型器件结构设计,LED发光效率不断提高,广泛应用于背光源、照明等领域,随着半导体照明产业的快速发展,高光效LED芯片需求持续增长,进一步提高GaN基LED的发光效率仍然是学术界和产业界关注的前沿问题之一。另外,一维GaN基纳米材料以其独有的物理特性和在微纳光电子器件方面巨大的潜在应用前景,成为当前纳米材料领域的研究热点之一。 本论文围绕提高Ⅲ族氮化物的光电性质,利用紫外软压印方法制备了表面等离激元耦合增强LED结构,研究了表面等离激元共振耦合增强机制,同时利用电子束光刻制备一维InGaN/GaN单纳米线LED,并研究了其光电特性。得到的主要结论如下: 1.利用纳米压印方法,设计和制备了一种Al纳米周期结构增强发光的LED结构,室温下PL谱发现通过激发BSP,InGaN/GaN多量子阱的发光效率增强了2.6倍,同时利用FDTD方法计算了纳米结构的共振波长和共振波长处的静态场分别,发现带有Al纳米结构LED的多量子阱处呈现明显BSP消逝场分布,验证了BSP增强LED发光的机理,同时利用时间分辨PL谱和拉曼光谱表征,进一步验证了通过BSP和MQW之间的共振耦合作用,LED的发光效率得到很大的提高,同时发生了明显的蓝移现象。 2.提出一种双金属Al光栅偏振LED结构,利用FDTD方法优化了光栅的结构参数,利用紫外软压印方法制备偏振LED,通过PL谱表征了LED的发光和偏振性质,发现设计LED的PL谱和内量子效率得到了很大的增强,同时LED展示出较大的偏振效率(54%),通过理论分析,这可归因于多量子阱和SP之间强的相互作用。 3.利用自上而下方法制备InGaN/GaN纳米线,然后利用EBL发明了一种不损伤纳米线的电极制备方法。单纳米线LED器件显示出良好的欧姆接触性质,同时随着电流的增加,它的EL发光峰几乎保持不变。这可归因于应力弛豫纳米线LED中的载流子诱导带隙重整化红移和载流子屏蔽效应、能带填充效应导致的蓝移之间的平衡。通过非共振拉曼光谱可以证明地样品从压应变到近应变弛豫的过程。同时利用FDTD方法分析了纳米线LED的红移现象,最后研究了纳米线LED的光输出功随电流变化的反常现象及其产生机制。