[发明专利]基于TiO2纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法

权利要求书

1.一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法，该方法是通过纳米团簇束流沉积系统实现的，其制备方法步骤如下：

(a) 将固态发光体固定于团簇束流气相沉积系统的高真空沉积室（9）内的可旋转的衬底基座（10）上，发光体的出光面朝束流入射方向；

(b) 气体聚集法团簇束流源（2）连接到真空室（7）上，气体聚集法团簇束流源（2）采用气体聚集法产生粒子束流，利用抽气系统的机械泵、罗茨泵和分子泵对团簇束流沉积系统抽真空，在冷凝室（5）中通入50~500Pa惰性气体（1），通过原子化器（3）产生高密度Ti原子, Ti原子在惰性气体（1）中成核生长形成Ti团簇，通过第一级差分真空系统（11）使冷凝室（5）中的Ti团簇随惰性气体经喷嘴（4）喷出到真空室（7）中，形成Ti团簇束流，由第二级差分真空系统（12）使Ti团簇束流经过第一准直器（6）和第二准直器（6）进入高真空沉积室（9）内，形成高度定向的纳米粒子束流（8）； 

(c) 旋转高真空沉积室（9）内的基座（10），使固态发光体出光表面法线方向与纳米粒子束流（8）成0°～85°夹角，利用斜入射沉积产生的自掩模效应，形成多孔的Ti纳米粒子薄膜；

(d) 在沉积过程中高真空沉积室（9）内通入10~50Pa的氧气，使Ti纳米粒子氧化为TiO₂纳米粒子，或采用沉积/氧化交替进行的方式，先在真空条件下沉积一层Ti纳米粒子，然后停止沉积，通入氧气氧化，完成氧化后抽除氧气，继续真空沉积，通过这样的沉积/氧化循环，使TiO₂纳米粒子在固态发光体出光表面上达到所需的覆盖率及层数，停止沉积。

2.根据权利要求1所述的一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法，其特征在于在步骤（a）中所述的固态发光体是GaN基、GaP发光二极管或发射可见光的有机发光二极管。

3.根据权利要求1所述的一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法，其特征在于在步骤（b）中所述的原子化器（3）是通过磁控溅射或弧光放电来实现。

4.根据权利要求1所述的一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法,，其特征在于在步骤（b）中所述纳米粒子束流（8）中粒子的尺寸大小，通过改变原子化器（3）与喷嘴（4）之间的距离或改变充入惰性气体（1）的气压来控制，TiO₂纳米粒子的直径为5~100nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法, 其特征在于在步骤（c）中所述的在斜入射沉积, 通过斜入射沉积的角度来调节纳米粒子薄膜的多孔特性，从而达到调节TiO₂粒子薄膜有效折射率的目的，纳米粒子束流斜入射角度的调节范围为0°～85°。

6.根据权利要求1所述的一种基于TiO₂纳米粒子多孔薄膜的固态发光体全内反射光引出方法, 其特征在于在步骤d中所述制备TiO₂纳米粒子的方法，在直接氧化或沉积/氧化交替进行的方式中，通入氧气的气压为10~50Pa，氧化时间为5min~30min。