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《半導體微納製造技術及器件》基於課題組的研究成果和研究方向，對目前主流採用的半導體微納製造技術進行歸納，結合已得到驗證的理論進行部分機理的論述，結合半導體微納光電器件的發展現狀闡述半導體微納器件的應用及發展趨勢。首先對半導體微納器件的製造技術從圖形化襯底技術、外延生長技術和刻蝕技術三方面進行系統的概述，然後對器件的電注入機理及等離子基元局域增強效應進行機理論述，最後結合新型半導體器件歸納半導體微納器件的功能及發展。
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本書可供半導體微納領域的研究生以及科研人員使用和參考。
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目錄
“先進光電子科學與技術叢書”序
前言
第1章 圖形化技術在半導體器件中的應用 1
1.1 圖形化藍寶石襯底簡介 1
1.2 傳統圖形化藍寶石襯底製備技術 3
1.3 脈衝激光加工微米圖形化藍寶石襯底 8
1.3.1 激光加工圖形化藍寶石襯底的製備及表徵 9
1.3.2 激光加工圖形化藍寶石襯底對GaN 材料質量的提升 10
1.3.3 激光加工圖形化藍寶石襯底對LED 器件效率的提升 15
1.4 納米壓印技術實現圖形化藍寶石襯底 18
1.4.1 納米壓印技術 18
1.4.2 納米壓印製備圖形化藍寶石襯底 25
參考文獻 27
第2章 GaN外延生長技術 31
2.1 外延生長技術簡介 31
2.1.1 MBE技術 31
2.1.2 HVPE技術 32
2.1.3 MOCVD技術 34
2.2 GaN材料MOCVD外延生長 36
2.2.1 GaN材料介紹 36
2.2.2 平面藍寶石襯底GaN外延生長 37
2.2.3 橫向外延生長技術 40
2.2.4 圖形化藍寶石襯底GaN外延生長 43
2.2.5 半極性與非極性GaN外延生長 47
參考文獻 50
第3章 刻蝕技術 55
3.1 濕法(化學/電化學)刻蝕 57
3.1.1 化學刻蝕 57
3.1.2 電化學刻蝕 69
3.2 幹法刻蝕 79
3.3 激光刻蝕 89
參考文獻 95
第4章 表面等離激元局域增強效應 99
4.1 表面等離激元及其基本原理 99
4.1.1 表面等離激元 99
4.1.2 表面等離激元的激發方式 102
4.2 表面等離激元局域增強新型半導體光電器件 103
4.2.1 表面等離激元耦合半導體LED 103
4.2.2 半導體納米等離子體激光器 122
4.2.3 表面等離激元耦合半導體太陽能電池 130
參考文獻 137
第5章 LED器件電注入機理剖析 142
5.1 LED電注入基本理論 142
5.1.1 載流子的輻射複合 143
5.1.2 載流子的非輻射複合 144
5.2 提高空穴注入效率 145
5.2.1 調控量子壘層 145
5.2.2 調控EBL 153
5.2.3 插入空穴注入層 159
5.2.4 生長大尺寸V形缺陷結構 162
參考文獻 169
第6章 柔性電子器件 172
6.1 柔性電子器件基本介紹 172
6.1.1 柔性電子器件的主要結構 172
6.1.2 柔性電子器件的製作方法 175
6.2 柔性顯示器件 176
6.2.1 電子紙 177
6.2.2 柔性OLED 181
6.2.3 柔性液晶 189
6.3 無機柔性LED 190
6.3.1 Micro-LED在顯示方面的應用 191
6.3.2 基於Micro-LED的柔性LED器件 198
6.3.3 其他微納米結構的柔性ILED器件 206
參考文獻 211
第7章 異型紫外LD器件 219
7.1 傳統半導體激光器 220
7.1.1 半導體激光器的基本工作原理 220
7.1.2 傳統半導體激光器的發展 223
7.2 異型半導體激光器 227
7.2.1 微腔激光器 227
7.2.2 GaN基微盤激光器 236
7.2.3 紫外微盤激光器 244
參考文獻 248
第8章 太陽能電池新技術 252
8.1 納米線結構在太陽能電池中的應用 252
8.1.1 納米線結構陷光理論與模擬計算 253
8.1.2 矽納米線的製備方法 257
8.1.3 矽納米線的太陽能電池器件 261
8.1.4 有機-無機雜化矽納米線太陽能電池 262
8.1.5 矽納米線太陽能電池存在的問題 263
8.2 表面等離激元技術在太陽能電池中的應用 264
8.3 量子點太陽能電池 266
8.4 鈣鈦礦太陽能電池 268
參考文獻 272
彩圖
“先進光電子科學與技術叢書”序
前言
第1章 圖形化技術在半導體器件中的應用 1
1.1 圖形化藍寶石襯底簡介 1
1.2 傳統圖形化藍寶石襯底製備技術 3
1.3 脈衝激光加工微米圖形化藍寶石襯底 8
1.3.1 激光加工圖形化藍寶石襯底的製備及表徵 9
1.3.2 激光加工圖形化藍寶石襯底對GaN 材料質量的提升 10
1.3.3 激光加工圖形化藍寶石襯底對LED 器件效率的提升 15
1.4 納米壓印技術實現圖形化藍寶石襯底 18
1.4.1 納米壓印技術 18
1.4.2 納米壓印製備圖形化藍寶石襯底 25
參考文獻 27
第2章 GaN外延生長技術 31
2.1 外延生長技術簡介 31
2.1.1 MBE技術 31
2.1.2 HVPE技術 32
2.1.3 MOCVD技術 34
2.2 GaN材料MOCVD外延生長 36
2.2.1 GaN材料介紹 36
2.2.2 平面藍寶石襯底GaN外延生長 37
2.2.3 橫向外延生長技術 40
2.2.4 圖形化藍寶石襯底GaN外延生長 43
2.2.5 半極性與非極性GaN外延生長 47
參考文獻 50
第3章 刻蝕技術 55
3.1 濕法(化學/電化學)刻蝕 57
3.1.1 化學刻蝕 57
3.1.2 電化學刻蝕 69
3.2 幹法刻蝕 79
3.3 激光刻蝕 89
參考文獻 95
第4章 表面等離激元局域增強效應 99
4.1 表面等離激元及其基本原理 99
4.1.1 表面等離激元 99
4.1.2 表面等離激元的激發方式 102
4.2 表面等離激元局域增強新型半導體光電器件 103
4.2.1 表面等離激元耦合半導體LED 103
4.2.2 半導體納米等離子體激光器 122
4.2.3 表面等離激元耦合半導體太陽能電池 130
參考文獻 137
第5章 LED器件電注入機理剖析 142
5.1 LED電注入基本理論 142
5.1.1 載流子的輻射複合 143
5.1.2 載流子的非輻射複合 144
5.2 提高空穴注入效率 145
5.2.1 調控量子壘層 145
5.2.2 調控EBL 153
5.2.3 插入空穴注入層 159
5.2.4 生長大尺寸V形缺陷結構 162
參考文獻 169
第6章 柔性電子器件 172
6.1 柔性電子器件基本介紹 172
6.1.1 柔性電子器件的主要結構 172
6.1.2 柔性電子器件的製作方法 175
6.2 柔性顯示器件 176
6.2.1 電子紙 177
6.2.2 柔性OLED 181
6.2.3 柔性液晶 189
6.3 無機柔性LED 190
6.3.1 Micro-LED在顯示方面的應用 191
6.3.2 基於Micro-LED的柔性LED器件 198
6.3.3 其他微納米結構的柔性ILED器件 206
參考文獻 211
第7章 異型紫外LD器件 219
7.1 傳統半導體激光器 220
7.1.1 半導體激光器的基本工作原理 220
7.1.2 傳統半導體激光器的發展 223
7.2 異型半導體激光器 227
7.2.1 微腔激光器 227
7.2.2 GaN基微盤激光器 236
7.2.3 紫外微盤激光器 244
參考文獻 248
第8章 太陽能電池新技術 252
8.1 納米線結構在太陽能電池中的應用 252
8.1.1 納米線結構陷光理論與模擬計算 253
8.1.2 矽納米線的製備方法 257
8.1.3 矽納米線的太陽能電池器件 261
8.1.4 有機-無機雜化矽納米線太陽能電池 262
8.1.5 矽納米線太陽能電池存在的問題 263
8.2 表面等離激元技術在太陽能電池中的應用 264
8.3 量子點太陽能電池 266
8.4 鈣鈦礦太陽能電池 268
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