隨著資源匱乏、環(huán)境惡化問題的日益嚴重,節(jié)約資源、保護環(huán)境已成為我國經(jīng)濟保持持續(xù)發(fā)展的必然選擇。半導體發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)因其綠色環(huán)保、壽命長、效率高、速度快、可靠性強等傳統(tǒng)光源不及的優(yōu)勢而倍受青睞,并廣泛應用于照明、顯示、通信等領域。但是,由于Ⅲ族氮化物LED材料固有屬性與制作工藝的不足,現(xiàn)階段LED的發(fā)光性能并不理想,在性能方面仍存在巨大的提升空間。文章提出利用表面等離激元的增強效應來提高LED的發(fā)光性能,采用金屬/介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)與表面等離激元技術相結(jié)合的方式,具有一定的現(xiàn)實和理論指導意義。全文主要研究內(nèi)容包括:(1)對LED的發(fā)光性能與研究現(xiàn)狀進行分析,討論了目前LED發(fā)光效率不高的原因,具體介紹了現(xiàn)階段提高LED光提取效率的幾種可行方案,并對其基本原理及優(yōu)缺點進行說明,隨后對表面等離激元LED的研究進展及應用領域進行介紹。(2)以p-n結(jié)為理論模型,主要介紹LED的基本原理,輻射復合和非輻射復合,LED的光逃逸圓錐模型以及量子效率,著重介紹了表面等離激元的概念、基本性質(zhì)、激發(fā)方式以及表面等離激元與LED量子阱的耦合機制。(3)LED器件模型...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 提高LED光提取效率的方法
    1.3 表面等離激元LED的研究現(xiàn)狀
    1.4 表面等離激元LED的應用領域
    1.5 表面等離激元LED的研究難點
    1.6 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 LED與SPs的基本理論研究
    2.1 LED的基本理論
        2.1.1 p-n結(jié)與LED發(fā)光原理
        2.1.2 輻射復合與非輻射復合
        2.1.3 光逃逸圓錐
        2.1.4 LED量子效率
    2.2 表面等離激元的基本理論
        2.2.1 表面等離激元的分類
        2.2.2 表面等離激元的色散關系
        2.2.3 表面等離激元的激發(fā)方式
    2.3 表面等離激元與量子阱的耦合機制
    2.4 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值計算方法及色散模型
    3.1 數(shù)值計算方法
        3.1.1 有限元法介紹
        3.1.2 COMSOL Multiphysics軟件介紹
    3.2 金屬色散模型
    3.3 本章小結(jié)
第4章 SPs增強型LED模型的材料選擇與結(jié)構(gòu)設計
    4.1 引言
    4.2 LED模型的材料選擇
        4.2.1 金屬材料選擇
        4.2.2 過渡層材料選擇
    4.3 LED模型的結(jié)構(gòu)選擇
        4.3.1 金屬納米結(jié)構(gòu)的選擇
        4.3.2 Ga N結(jié)構(gòu)的選擇
    4.4 LED模型的結(jié)構(gòu)設計
    4.5 本章小結(jié)
第5章 SPs增強型LED的參數(shù)優(yōu)化與特性分析
    5.1 引言
    5.2 SPS增強LED的發(fā)光原理
        5.2.1 LED內(nèi)量子效率的增強
        5.2.2 LED外量子效率的增強
    5.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
        5.3.1 銀膜厚度優(yōu)化
        5.3.2 光柵周期優(yōu)化
        5.3.3 光柵占空比優(yōu)化
        5.3.4 ITO緩沖層厚度優(yōu)化
    5.4 表面等離激元增強型LED特性分析
        5.4.1 SPP模式分析
        5.4.2 Purcell效應分析
        5.4.3 歸一化輻射/吸收功率
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝



本文編號：3790744