發(fā)光二極管(LED)因體積小、壽命長和耗能低等一系列的優(yōu)點,而被廣泛應(yīng)用。但隨著對LED的亮度要求越來越高,LED的功率不斷增大,隨之出現(xiàn)了LED芯片電流擁擠、結(jié)溫過高和封裝膠老化等一些問題,從而嚴(yán)重影響LED的發(fā)光效率及使用壽命。優(yōu)化芯片的透明電極可以緩解電流擁堵、提高電流注入率,降低LED芯片結(jié)溫,從而延長LED的使用壽命;優(yōu)化熒光粉封裝可以增強(qiáng)發(fā)光效率,提高LED器件使用范圍和壽命。但透明電極結(jié)構(gòu)和熒光粉封裝如何優(yōu)化、優(yōu)化的效果如何,首先,需要運用仿真模擬從理論上進(jìn)行初步預(yù)測,然后通過實驗進(jìn)行驗證。為此,本文采用COMSOL Multiphysics多物理場有限元仿真軟件,根據(jù)芯片電流擴(kuò)展理論,對石墨烯與不同金屬組成的透明復(fù)合電極對Ga N-LED電、熱性能的影響進(jìn)行了模擬研究;用COMSOL射頻模塊和Tracepro光線追蹤軟件分別仿真計算了碳量子點(CDs)的PL發(fā)光譜和不同濃度CDs/紫外封裝膠復(fù)合熒光粉對LED出光性能的影響,并將自制的CDs與紫外膠復(fù)合后封裝于LED芯片,對模擬的出光性能進(jìn)行了實驗驗證。主要結(jié)果如下:1)探究了石墨烯/金屬(金、銀、鎳、鉑)復(fù)合透明電極對Ga N-LED芯片性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):3層石墨烯分別和1nm金(Au)、1.5nm銀(Ag)、1.5nm鎳(Ni)和1.5nm鉑(Pt)組合表現(xiàn)為最佳復(fù)合透明電極。這些復(fù)合透明電極與石墨烯電極相比,LED芯片的結(jié)溫降低了~12K。同時,比較了四種金屬與石墨烯組成的復(fù)合透明電極,石墨烯/鎳復(fù)合透明電極的LED性能最好。2)通過COMSOL仿真探究了CDs的PL發(fā)光譜與尺寸之間的關(guān)系,得出了2nm的CDs在582nm處有發(fā)光峰。且CDs/UV-glue熒光粉在35mil×35mil LED芯片上的最佳厚度為2.3mm;10mol/L的CDs/UV-glue熒光粉固化在LED芯片上,藍(lán)光LED能激發(fā)熒光粉發(fā)射黃光,最終獲得白光。3)采用水熱法制備了尺寸大約為2nm的黃色熒光粉CDs,當(dāng)CD/UV-glue濃度為1.2mg/10m L時,藍(lán)光LED也能激發(fā)熒光粉發(fā)射黃光,這與Trace Pro模擬計算CDs/UV-glue復(fù)合熒光粉濃度為10mol/L的結(jié)果一致。通過PL測試得出CDs的發(fā)光譜峰值在590nm,與理論計算的峰值在582nm非常接近,誤差僅為1%。利用軟件仿真不同金屬薄膜/石墨烯透明電極和CDs/UV-glue復(fù)合熒光粉來探究LED的光電熱性能,具有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN312.8
【部分圖文】：

1 緒 論1 引言LED(Light Emitting Diode)發(fā)光二極管，作為一種新型的第四代固態(tài)發(fā)光光源年來發(fā)展非常迅速。LED 與傳統(tǒng)光源（白熾燈、熒光燈）相比有諸多優(yōu)響應(yīng)時間快、低污染、高光效、無電磁干擾、長壽命、低能耗、體積小等[1，LED 在很多的領(lǐng)域（信號燈、背光源、汽車燈、普通照明、激光等）泛的應(yīng)用，如圖 1.1 所示。LED 的普遍應(yīng)用對節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有的意義。據(jù)統(tǒng)計，目前燈光照明用電占全球總用電量的 20%以上，利用效 LED 照明可減少 40%以上的電能能耗，LED 的壽命提高可以不用浪費料和成本。LED 在照明方面的突出應(yīng)用前景，已被認(rèn)為是二十一世紀(jì)高能技術(shù)中最有潛力的一項技術(shù)，并有逐漸取代傳統(tǒng)光源或完全取代的趨勢

大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 緒：正向偏壓下的載流子注入、光能傳輸和輻射復(fù)合。當(dāng)它處于正向工作即 p 電極接入正電壓，n 電極接入負(fù)電壓），電流從 LED 的 p 電極流向 n p 區(qū)的空穴會向 n 區(qū)擴(kuò)散，n 區(qū)的電子會向 p 區(qū)擴(kuò)散，并在 p-n 結(jié)界面處 MQW）發(fā)生導(dǎo)帶電子和價帶空穴的復(fù)合[10]，半導(dǎo)體會根據(jù)材料的不同發(fā)色的光線，光的強(qiáng)弱與通入的電流大小有關(guān)。

1.3 LED 結(jié)構(gòu)示意圖：（a）無機(jī) LED 示意圖[11]，（b）量子點 LED 示意圖[12]，（c）有機(jī) LED意圖[13]，（d）LED 正裝芯片結(jié)構(gòu)圖，（e）LED 倒裝芯片結(jié)構(gòu)圖，（f）LED 垂直芯片結(jié)構(gòu)圖ig. 1.3 Schematic diagrams of LED: (a) Schematic of inorganic LED, (b) Schematic of QLED, (c)chematic of organic LED, (d) Structure of LED front-loading chip, (e) Structure of LED flip-chip,(f) Structure of LED vertical chip.3 石墨烯、CDs 的基本性質(zhì).3.1 石墨烯基本性質(zhì)2004 年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家康斯坦丁·諾沃肖洛夫和安德烈·蓋姆，用度定向的熱解石墨首次獲得了獨立存在的高質(zhì)量石墨烯，打破了傳統(tǒng)的物理學(xué)點：二維晶體在常溫下是不能穩(wěn)定存在的。兩人也因此共同獲得 2010 年諾貝爾理學(xué)獎。很多研究者也把眼光投向了這種新型的二維材料，石墨烯材料被越來廣泛的研究了。

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本文編號：2812448