用于提高LED外量子效率的蛾眼微结构研究

发布时间：2025-05-28 00:14

　　作为白光LED重要基础的蓝光GaN基LED芯片给人类生产工作带来巨大的改变,在照明领域中发挥着巨大潜力。若想完成LED进一步取代传统照明方式以及更高效率LED的目标,其外量子效率必须进一步提高。对于提高LED外量子效率,主要包括两大方面:内量子效率和光提取效率。由于内量子效率与半导体材料自身性质、外延结构密切相关,目前内量子效率的提高主要通过半导体材料的质量和结构来实现。随着微纳制造行业的工艺水平不断提高、材料质量的不断优化,GaN基蓝光LED的内量子效率已超过70%并趋于理论极限值。所以目前提高LED外量子效率更有效的途径是提高其光提取效率。为提高LED光提取效率,基于等效介质理论设计了一种制作于GaN基LED钝化层表面的截头圆锥形仿生蛾眼结构。通过模拟重点分析了微结构的底面占空比、底面直径、高度和倾角对提高LED光提取效率的影响,得出微结构的底面占空比为0.55,底面半径为220nm,高度为245nm,侧面倾角为70°时光提取效率最优,是无表面微结构器件的4.85倍。采用纳米球刻蚀技术在LED钝化层表面制备该亚波长纳米结构,并与无表面微纳结构的LED芯片进行电致发光对比测试。结果表明...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1LED的应用领域在众多较重要应用中，高效率蓝光GaN基LED给人类生产工作带来巨大的改变，

第一章绪论景以来，随着人类的发展及科技进步，能源消耗随之急剧增加，不完全统计，全球电能中20%用于照明，而传统照明光源如白能量转换效率非常低，仅有约10%，大部分电能未被转换为光其他形式能量而消耗。20世纪90年代初，氮化镓(GalliumN二极管(light-em....

图1.2人类照明方式发展史[1]

为一种新型电光转换半导体器件，由于具有光电转换效能高、使用寿命等优点，目前已广泛应用于日常生活。图1.1LED的应用领域众多较重要应用中，高效率蓝光GaN基LED给人类生产工作带来巨大的态照明领域中发挥着巨大潜力，被称为“第四代光源”，成为人类照明历图1.2为人....

图1.3全反射示意图

积的光功率相等，总功率sourceP以及逃逸光功率escapeP()()()()222221cos421cos1cos421cos2escapesourcecccescapesourcesourceescapecsourcePPrrr....

图1.4表面粗化法示意图

图1.4表面粗化法示意图[11]避免传统GaN基LED蓝宝石衬底导热性差、电电极位于衬底同侧，易造成电流、温度分布不均传统LED结构如图1.5(a)所示。而将芯片倒装，克服蓝宝石导热性差的特点，同时对电流分布的构如图1.5(b)所示。倒装结构使光从LED蓝....

本文编号：4047771