提高LED发光效率的若干方法.ppt

提高LED发光效率的假设干方法

主要内容

一、LED的制作工艺

二、提高LED发光效率的假设干方法

一、LED的制作工艺

硅衬底LED外延片

蓝宝石衬底LED外延片

LED外延片垂直结构图

LED芯片结构简图

通过光刻、等离子体刻蚀、蒸镀金属等一系列工艺过程，在LED外延片上制作许许多多的LED芯片。

二、提高LED发光效率的假设干方法

内量子效率：

光提取效率：

外量子效率：

内部全反射

1、光学增透膜

光学增透膜原理示意图

利用光线通过折射率为n1的薄膜时，在上下外表发生反射，设上下两种介质的折射率为，n0、n2，当两束反射光的光程差为半波长的奇数倍

时,两束光发生干预相消，反射光强度减为最弱，当满足

时，反射光减为0，入射的光线除了被材料本身吸收外将完全透过。

2、LED芯片倒装结构

LED芯片倒装结构

在这种结构中，光从透明的蓝宝石衬底上射出，而且电极倒装焊接在基板上减少了电极对光的吸收。

还可以通过增加电极的厚度及用对光反射率较高的Ag、Al作为反射电极层，可以改善电流拥挤效应。

此外有源区更靠近热沉，热量可以快速通过基板传递出去。

3、改变LED形状

倒金字塔形LED芯片及光路示意图

Krames科研小组将蓝宝石衬底LED芯片倒置，切去四个方向的下角，斜面与垂直方向的夹角为35o。

LED的这种几何外形可以使内部反射的光从侧壁的内外表再次传播到上外表，而以小于临界角的角度出射。同时使那些传播到上外表大于临界角的光重新从侧面出射。

这两种过程能同时减小光在内部传播的路程。

4、电极优化

LED的电极对光输出影响很大，如果电流扩散不充分、不均匀，会导致出光减少。

合理设计厚电极的形状可以提高LED的发光效率。如果电极太少，那么无法充分均匀地扩展电流；如果电极太多，那么会阻挡光的取出。

不同电极形状

〔中山大学半导体照明系统研究中心〕

4、外表粗化

外表粗化原理示意图

降低LED内部光全反射的一个最常用、行之有效的方法就是在LED外表进行粗化，减少内反射，从而提高出光效率。

早在1993年Schnitze等人在GaAs基LED芯片外表进行粗化，提出外表微小的粗化可以导致光线运动紊乱，从而就有更多的光线满足逃逸角。

PeriyayyaUthirakumar科研小组用湿法腐蚀方法进行外表粗化

粗化外表形貌及发光比照

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