基于双光栅结构下特征参量与GaN基LED光提取效率的动态关系.PDF

第 卷第 期 光 子 学 报 ３９ ７ 　 　 　 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．７ 年 月 　　　　　　　　　　　　 ２０１０ ７ Ｊｕｌ２０１０ ＡＣＴＡＰＨＯＴＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ ｙ 文章编号： （ ） １００４４２１３２０１００７１２０８５ 基于双光栅结构下特征参量与 基 光提取 ＧａＮ ＬＥＤ 效率的动态关系 １ａ １ｂ ２ １ｂ 王亚伟 ，刘仁杰 ，金骥 ，刘明礼 （ 江苏大学 理学院； 机械工程学院，江苏 镇江 ） １ ａ． ｂ． ２１２０１３ （ 中国计量学院，杭州 ） ２ ３１００１８ 摘 要：为解决光子在半导体和空气界面处的全反射导致的ＧａＮ基发光二极管外量子效率低下的 　 问题，基于双光栅 ＧａＮ基发光二极管芯片模型的基本构成，利用蒙特卡罗算法及波动方程理论进 行模拟，分析了光子的主要损耗对出光效率的影响 通过数值计算模拟，计算了不同光栅槽深、周 ． 期及吸收系数对发光二极管光提取效率的动态影响，结果表明：光提取效率曲线随反射光栅槽深的 增大呈余弦周期性变化，与光栅衍射效率与槽深之间的关系是一致的；光提取效率在光栅间距为介 质中光波长附近时达到最大，随着周期的增大或减小而减小；双光栅 ＧａＮ基发光二极管受ＧａＮ吸 收系数影响比传统 基发光二极管明显，吸收系数越小，光提取效率越高 透射光栅槽深为 ＧａＮ ． ，周期为 ，反射光栅槽深为 ，周期为 ， 吸收系数为 时能获得最 ３５０ｎｍ ３００ｎｍ ２３０ｎｍ ２５０ｎｍ ＧａＮ ０ 大光提取效率为６７％．而传统平板型 ＧａＮ基发光二极管，模拟得到的光提取效率只有 １８．５％，添 加双光栅结构后的 基发光二极管，可以提高光提取效率 倍以上 结合提高晶体质量，降低 ＧａＮ ３ ． ＧａＮ吸收系数能更有效提高光提取效率． 关键词：光学；光提取效率；蒙特卡罗；发光二极管；提高；动态关系 中图分类号： 文献标识码： ： ／ Ｏ４３６．１ Ａ 犱狅犻１０．３７８８ ｚｘ１２０８ 　　　　 　　　　 ｇ ０ 引言 量的大量损耗，而且由于 ＬＥＤ经常工作在高温状