GaN基LED的ITO表面微元粗化改善光效的研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)因其具有多種優(yōu)點而廣泛應用于許多領域，但進一步提高LED的發(fā)光效率仍然是研究的重點。目前，有多種方法用于提高LED的發(fā)光效率，其中表面粗化是最早也是最有效的方法。雖然表面粗化技術發(fā)展的比較早，但由于其對提高LED發(fā)光效率的效果顯著，故此種方法仍是研究熱點。國內外研究者一直嘗試和設計各種不同的粗化結構，均取得較好的成果。由于表面粗糙化的結構相對復雜而且多樣化，如何定量分析LED表面粗化結構、尺寸及其形狀對發(fā)光效率的影響

2、是一重要的研究課題。若只通過實驗和生產實踐進行研究將會大幅增加研發(fā)成本。若采用現(xiàn)有先進的仿真軟件先進行模擬仿真和理論分析不同表面粗化結構、尺寸、及其形狀對LED發(fā)光效率的影響，將為實驗和生產實踐提供數(shù)據參考，并降低研發(fā)成本，其將具有一定的意義。
　　 本文首先從光學理論基礎入手，簡單介紹了GaN基LED的基本結構和發(fā)光原理、LED發(fā)光效率的基本原理以及幾何光學的一些基礎知識，并簡單介紹LightTools軟件。然后建立了三種特殊

3、的GaN基LED的ITO粗化微元結構，其中模型一是在ITO上表面做不同形狀微元粗化（分別為柱狀坑、四方體坑、半球狀坑、四棱錐坑），模型二是在ITO的側面做三角坑微元粗化，模型三是在ITO上加增透膜。分別對模型一的微元粗化結構和模型三的微元粗化結構做出了理論上提高光效的分析，對模型二的微元粗化結構建立數(shù)學模型，運用Matlab等計算手段對數(shù)學模型進行理論計算和分析，得到數(shù)學模型中不同參數(shù)對發(fā)光效率的影響，通過對這些參數(shù)進行系統(tǒng)性分析和對照

4、比較，得到提高LED發(fā)光效率相關參數(shù)的最佳值，最終給出一定的優(yōu)化結果。最后用LightTools軟件根據三個微元粗化模型建立幾何模型，確定粗化結構的光學布局，包括材料屬性、折射率和吸收系數(shù)等等，運用軟件建立接收面，再對三種粗化模型進行MonteCarlo光線追跡，通過模擬光線追跡的大量光線，最終得到三種表面粗化微元的對發(fā)光效率的影響。
　　 通過數(shù)學模型和軟件模擬計算比較各種不同的粗化結構對提高LED發(fā)光效率的影響，相比未經粗化