發(fā)光二極管(LED)是一種可以直接通過電光轉(zhuǎn)換而進(jìn)行發(fā)光的器件,被稱為第四代照明光源,具有節(jié)能、環(huán)保、安全、體積小、壽命長(zhǎng)和低功耗等特點(diǎn)。但是目前LED的出光效率依然較低,嚴(yán)重制約了LED的應(yīng)用與發(fā)展。因此,如何提高LED的出光效率成為了國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文主要從光子晶體入手,研究光子晶體的禁帶特性,再引入復(fù)周期光子晶體,研究復(fù)周期光子晶體LED。利用設(shè)計(jì)不同的復(fù)周期光子晶體結(jié)構(gòu)來提高GaN基LED的出光效率,研究了復(fù)周期光子晶體各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)LED出光效率的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究光子晶體周期性及其晶格類型對(duì)其光學(xué)禁帶寬度的影響機(jī)理。通過平面波展開法計(jì)算不同介質(zhì)柱半徑所對(duì)應(yīng)的禁帶圖并計(jì)算其禁帶寬度。研究結(jié)果表明:三角排列的單、復(fù)周期光子晶體的禁帶寬度都大于正方排列的結(jié)構(gòu);復(fù)周期光子晶體的禁帶寬度比單周期光子晶體禁帶寬度要寬,因?yàn)閺?fù)周期結(jié)構(gòu)降低了原單周期結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性,從而提高了光子禁帶寬度。其次,研究了復(fù)周期光子晶體微結(jié)構(gòu)對(duì)LED出光效率的影響規(guī)律,研究了半橢球型和半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體對(duì)LED出光效率的影響。研究表明:與半橢球型微結(jié)構(gòu)相比,半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體更有利于提高LED的出光效率。最后,基于時(shí)域有限差分法優(yōu)化了半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù),得到最優(yōu)的LED出光效率。在半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體中模擬了ZnO、GaN和SiC三種材料,研究結(jié)果表明:GaN材料的半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體比其他兩種材料的有更好的出光效率,且當(dāng)GaN材料的半球型微結(jié)構(gòu)復(fù)周期光子晶體晶格常數(shù)a為1.45μm,大半球半徑R為0.6μm,小半球半徑r為0.18μm時(shí),出光效率達(dá)到27.32%。
【學(xué)位單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN312.8
【部分圖文】：

化也收獲了滿意的結(jié)果。特別是在研究工作者將光子晶，發(fā)現(xiàn) LED 出光效率得到明顯地提升，至此，全球?qū)W者次火熱起來。 LED 發(fā)展歷程 LED 80 年代時(shí)，GaN 基 LED 就己經(jīng)成功被制備出來了，但出 P 型摻雜的 GaN，只能采用 MIS 結(jié)構(gòu)來制備 LED 結(jié) LED。具有 MIS 結(jié)構(gòu)的 LED 的發(fā)光峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)約 68 nm，在工作電壓 7.5V，工作電流 10 mA 下的光輸出于其他結(jié)構(gòu)的LED具有較長(zhǎng)的使用壽命，但其發(fā)光效率-0.11%[13]。

PN結(jié)LED結(jié)構(gòu)

圖 1.3 同質(zhì)結(jié) LED 結(jié)構(gòu)[15]Fig.1.3 Homogeneous junction LED structure. LED InGaN 的禁帶寬度在 1.92-3.3 eV 之間，可作為 GaN 膜被制備出來后，雙異質(zhì)結(jié)技術(shù)完成了突破術(shù)后，雙異質(zhì)結(jié) LED 發(fā)展迅速。1992 年，NakN/n-InGaN/n-GaN 的雙異質(zhì)結(jié)藍(lán)色 LED，該峰值20 mA 電流時(shí)，測(cè)得輸出功率只有 124 μW，但是所以其工作電壓高，外量子效率低，僅 0.21%左

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 潘杰勇;梁冠全;毛衛(wèi)東;汪河洲;;一類粗銳復(fù)合結(jié)構(gòu)光子晶體的完全帶隙研究[J];物理學(xué)報(bào);2006年02期

2 夏長(zhǎng)生;李志鋒;王茺;陳效雙;陸衛(wèi);;拋物線型襯底InGaN/GaN發(fā)光二極管的模擬研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2006年01期

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本文編號(hào)：2814115