隨著第三代半導體Ga N材料的快速發(fā)展,Ga N基LED發(fā)展迅速并廣泛商業(yè)化,這為可見光通信的實現及應用提供了基礎。然而,普通商用LED的調制帶寬只有幾十兆赫茲,并不能很好的滿足可見光通信系統(tǒng)高傳播速率的需求。為增大調制帶寬,針對發(fā)射端LED光源部分的改進仍需提高。將光子晶體結構引入LED芯片量子阱內部,能夠影響光子壽命和光子傳播,進而改變LED芯片的調制帶寬和光提取效率。結合倒裝微尺寸(Micro)LED結構,使其封裝體積最小化,這使得可見光通信能夠更加靈活地應用在各種場所。因此研究光子晶體結構的倒裝Micro-LED具有重要的意義。本文采用FDTD算法研究了藍光和綠光LED中引入光子晶體結構對其性能帶來的影響。通過優(yōu)化光子晶體結構的周期、半徑周期比值和高度等參數,使得Purcell因子和光提取效率同時獲得提升。在藍光LED中,當光子晶體周期為600 nm,半徑周期比為0.37,光子晶體高度為630 nm,ITO厚度為150 nm時,Purcell因子達到2.23,比平片提高197%,光提取效率為92%,比平片提高48%。在綠光LED中,當光子晶體周期為400 nm,半徑周期比為0....

【文章頁數】：70 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景和意義
    1.2 提高LED芯片電光調制帶寬的研究現狀
        1.2.1 降低RC時間常數
        1.2.2 提高載流子自發(fā)輻射速率
    1.3 光子晶體LED的研究進展
    1.4 光子晶體LED存在的主要問題
    1.5 本論文研究內容
第二章 光子晶體倒裝Micro-LED的 Purcell效應和光提取效率
    2.1 理論基礎
        2.1.1 FDTD算法
        2.1.2 光子晶體原理
    2.2 藍光倒裝光子晶體LED的 Purcell效應和光提取效率研究
        2.2.1 藍光LED模型建立
        2.2.2 半徑周期比對Purcell效應和光提取效率的影響
        2.2.3 ITO層厚度對Purcell效應和光提取效率的影響
        2.2.4 光子晶體納米柱高度對Purcell效應和光提取效率的影響
    2.3 綠光倒裝光子晶體LED的 Purcell效應和光提取效率
        2.3.1 綠光LED模型建立
        2.3.2 ITO層厚度對Purcell效應和光提取效率的影響
        2.3.3 光子晶體納米柱高度對Purcell效應和光提取效率的影響
        2.3.4 半徑周期比對Purcell效應和光提取效率的影響
    2.4 本章小結
第三章 GaN基倒裝光子晶體Micro-LED芯片制備
    3.1 光子晶體結構排列方式對藍光Micro-LED芯片的影響
        3.1.1 光子晶體倒裝Micro-LED制備的關鍵工藝
        3.1.2 光子晶體倒裝Micro-LED的制備流程
        3.1.3 藍光倒裝Micro-LED芯片的性能分析
    3.2 光子晶體結構刻蝕損傷對藍光Micro-LED芯片的影響
        3.2.1 光子晶體納米孔結構的制備
        3.2.2 倒裝藍光Micro-LED芯片的性能分析
    3.3 本章小結
第四章 光子晶體結構參數對LED芯片性能的影響
    4.1 半徑周期比優(yōu)化方案
    4.2 光子晶體結構周期參數對藍光Micro-LED芯片的影響
    4.3 光子晶體結構周期參數對綠光Micro-LED芯片的影響
    4.4 本章小結
總結與展望
    總結
    展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3977847