Abstract Surface texturing has been demonstrated to be very effective in improving the extraction efficiency of light emitting diodes (LEDs). In this paper, high-brightness AlGaInP-based vertical LEDs (VLEDs) with nanoscale silicon oxide (SiO2) hemisphere array were successfully fabricated by photoresist thermal reflux technique and laser interference exposure. It is the first time to combine interferential lithography and thermal reflux technique to make a regular nanoscale hemisphere array to enhance LEE for LEDs Compared to LEDs with microscale SiO2 hemisphere array, with planar SiO2 and without SiO2, electroluminescent measurements show that four LEDs have a similar threshold voltage. Simultaneously, the light output power (LOP) of LEDs with nanoscale and microscale SiO2 hemisphere array has been improved up to 40% and 20% at 200 mA, respectively, in comparison to LEDs without SiO2. It fits the simulated results well, which were obtained by the finite-difference time-domain (FDTD) method. Furthermore, it is demonstrated that more light emits out in the direction perpendicular to the epitaxial wafer by angle-resolved EL spectra for LEDs with nanoscale SiO2 hemisphere array, which accords to the simulated optical field distribution images. This kind of high-brightness LEDs with nanoscale SiO2 hemisphere array will have promising applications in meeting different requirements in special situations, such as headlights, flashlights. The new method is capable of fabricating large-scale nanostructured materials with good controllability and low cost, which will be widely used in improving properties of all kinds of LEDs, especially Mini LEDs and Micro LEDs.

中文翻译：

---

氧化硅半球阵列提高AlGaInP基发光二极管的光提取效率

摘要 表面纹理已被证明在提高发光二极管 (LED) 的提取效率方面非常有效。在本文中，采用光刻胶热回流技术和激光干涉曝光技术成功制造了具有纳米级氧化硅 (SiO2) 半球阵列的高亮度 AlGaInP 基垂直 LED (VLED)。首次结合干涉光刻和热回流技术制作规则的纳米级半球阵列，以增强 LED 的 LEE 与具有微米级 SiO2 半球阵列的 LED 相比，具有平面 SiO2 和没有 SiO2，电致发光测量表明，四个 LED 具有相似的阈值电压。同时，纳米级和微米级 SiO2 半球阵列 LED 的光输出功率 (LOP) 在 200 mA 时分别提高了 40% 和 20%，分别与不含 SiO2 的 LED 相比。它很好地拟合了由有限差分时域（FDTD）方法获得的模拟结果。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。与不含 SiO2 的 LED 相比。它很好地拟合了由有限差分时域（FDTD）方法获得的模拟结果。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。与不含 SiO2 的 LED 相比。它很好地拟合了由有限差分时域（FDTD）方法获得的模拟结果。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。它很好地拟合了由有限差分时域（FDTD）方法获得的模拟结果。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。它很好地拟合了由有限差分时域（FDTD）方法获得的模拟结果。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。它们是通过有限差分时域 (FDTD) 方法获得的。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。它们是通过有限差分时域 (FDTD) 方法获得的。此外，通过角度分辨 EL 光谱证明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。结果表明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，通过角度分辨 EL 光谱，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。结果表明，对于具有纳米级 SiO2 半球阵列的 LED，通过角度分辨 EL 光谱，更多的光在垂直于外延晶片的方向上发出，这与模拟的光场分布图像一致。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。这种具有纳米级SiO2半球阵列的高亮度LED在满足特殊情况下的不同要求方面将具有广阔的应用前景，如前照灯、手电筒等。该新方法能够制备可控性好、成本低的大规模纳米结构材料，将广泛应用于改善各类LED，尤其是Mini LED和Micro LED的性能。