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1、DBR研发计划,什么叫DBR？,DBR又叫分布布拉格反射镜，是由两种不同折射率的材料以ABAB的方式交替 排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。因此是一种四 分之一波长多层系统，相当于简单的一组光子晶体。由于频率落在能隙范围内的电 磁波无法穿透，布拉格反射镜的反射率可达99%以上。它没有金属反射镜的吸收问 题，又可以透过改变材料的折射率或厚度来调整能隙位置。,DBR的分类,用于做DBR的材料有两种：半导体材料和绝缘材料。 半导体材料做的DBR （1）用半导体做DBR的材料是目前用的最多的，因为可以直接用磊晶法成长，而且可以通电流。只是因为其折射率差别较少，用半导体材料比
2、用绝缘材料需要比较多的层数才能得到高反射率。 （2）在采用半导体材料做成DBR时，采用两个能隙不同的半导体做DBR时，半导体之间会产生导电带及价电带之带偏移，以致产生电障，阻止载子之流通，在P-GaN中尤其严重。但掺杂在减少电阻的时候也会增加光吸收。 绝缘材料做的DBR （1）材料之间的折射率的差距大，用较少的对数就可以实现比较高的反射率。,几种典型的绝缘材料的DBR,SiO2是一种非常重要的薄膜材料，因为它的折射率很低。SiO2不容易分解和吸收，散射性好，在160-8000nm是透明的，并经常与TiO2一起合用。 TiO2在多层中的应用很广泛，TiO2的折射率很高，在可见光区是透明的，并且非
3、常坚硬。 如果在薄膜层中没有损失，反射率应为100%。损失包括两种：散射和吸收。前者是由于薄膜界面层的粗糙度所影响。,DBR设计理论基础,制作DBR的时候，所需要注意的三个重要参数： （1）两种材料间的反射率的差值。 （2）每一层材料的厚度。 （3）Stop band的宽度。 典型的绝缘DBR是采用TiO2/SiO2。 每层材料的厚度可以根据公式： 求得。 Stop band的宽度可以根据下面的公式求得：,DBR设计理论基础,DBR最后的反射率R可以由下面的公式求得： 其中Ns为衬底的折射率。 对于TiO2/SiO2DBR参数的表格见下图：,前人所做工作,Chang Wei-Huang等通过R
4、F溅射法制备了SiO2/TiO2-DBR系统，具体实验参数见 下图：,结果得到的3对SiO2/TiO2-DBR 样品的反射谱线见下图：,3对SiO2/TiO2-DBR 样品的理论和模拟的反射曲线,Qing-Ting Lee等研究了在玻璃衬底上，对数不同的时候其反射率的曲线，见下图。 结果表明随着DBR对数的增加，LED的反射率也是逐渐增加的。,其采用的是E-Beam系统，蒸发SiO2/TiO2-DBR的时候，采用的压力为1.610-4Torr,在氧气环境中，温度为300度的时候沉积。,T.W.Yeh等采用E-Beam的方法沉积SiO2/TiO2-DBR，典型的结构示意图如下： 同是他研究了室温下和300度的温度下于E-Beam系统中沉积的不同对数SiO2/TiO2- DBR材料的反射率曲线图。,上图是在温度为300度的情况下，随着DBR对数的不同，反射率的曲线图片。我们发现在DBR的对数为7的时候，其反射率可达到：99.6%。,室温下采用E-Beam法制备得到的SiO2/TiO2-DBR系统中，不同对数对应的反射率曲线。从图中，我们可以看出在室温下，当DBR的对数为11的时候，得到的材料的反射率与在温度为300度的时候采用DBR的对数为7的时候的反射率一样。,THANK YOU,
