利用復(fù)模式分析方法對(duì)LED光提取效率的研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)的愈發(fā)嚴(yán)峻，世界各國(guó)紛紛采取各種措施來積極應(yīng)對(duì)。照明用電作為能源消耗中的一個(gè)重要組成部分，依然還有巨大的節(jié)能空間。半導(dǎo)體發(fā)光二極管(Light EmittingDiode，LED)具有光電轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提高LED的發(fā)光效率極具研究?jī)r(jià)值。LED的內(nèi)量子效率普遍已經(jīng)達(dá)到80％以上，但受限于全反射作用，光提取效率較低，因此利用表面微結(jié)構(gòu)、芯片倒裝等技術(shù)提高LED光提取效率成為了目前研究的熱點(diǎn)。通過計(jì)算機(jī)對(duì)

2、不同結(jié)構(gòu)下的LED進(jìn)行仿真模擬是研究LED光提取效率的主要手段，主要的電磁場(chǎng)數(shù)值仿真算法包括:有限元法、時(shí)域有限差分法、光束傳播法、矩量法等。受限于計(jì)算機(jī)硬件水平，目前LED仿真模擬尚無法實(shí)現(xiàn)對(duì)LED模型進(jìn)行全尺寸和高精度仿真模擬，因此探索和驗(yàn)證新的理論方法有助于明晰納米結(jié)構(gòu)提高LED光提取效率的物理過程和機(jī)理，提高LED的仿真模擬效率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在圣巴巴拉分校（University of California

3、Santa Barbara，UCSB）的A.David的工作基礎(chǔ)上，提出利用復(fù)模式理論對(duì)納米結(jié)構(gòu)LED中的輻射模進(jìn)行定量分析，進(jìn)而深入研究納米結(jié)構(gòu)提高LED光提取效率的物理機(jī)制。⑵開發(fā)了納米結(jié)構(gòu)LED專用的復(fù)模式匹配算法，利用復(fù)模式匹配方法對(duì)納米結(jié)構(gòu)LED等效波導(dǎo)進(jìn)行了仿真模擬，并與FDTD結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。在同等尺寸和仿真精度的情況下，復(fù)模式匹配算法比FDTD算法速度有了極大提高，同時(shí)納米結(jié)構(gòu)調(diào)控模式的物理過程更加清晰。⑶利用復(fù)模式