高效高可靠LED若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大功率半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)作為一種新型固態(tài)光源，已被廣泛應(yīng)用于綠色智慧照明、可見光通信等領(lǐng)域。隨著LED技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)LED發(fā)光效率和穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。提高LED發(fā)光效率包括提升內(nèi)外量子效率方法，包括表面粗糙表面光子晶體以及新材料結(jié)構(gòu)等。本文主要研究提高LED發(fā)光效率和有效熱管理等關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本文首先提出了基于光學(xué)鄰近效應(yīng)的光刻過(guò)程，采用合適的工藝條件，實(shí)現(xiàn)在LED表面用單次刻蝕制備分層粗化結(jié)構(gòu)。通過(guò)建立了該結(jié)

2、構(gòu)的菲涅爾近場(chǎng)衍射理論模型，仿真分析了在光刻工藝中由光鄰近效應(yīng)導(dǎo)致LED表面粗化后的光場(chǎng)分布。設(shè)計(jì)了AlGaInP LED表面GaP層單次刻蝕分層粗化的實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)研究采用不同的光刻和反應(yīng)離子刻蝕參數(shù)對(duì)GaP表面分層粗化程度的影響，最佳工藝參數(shù)時(shí)該LED芯片抽光效率提高了162％。其次，為了進(jìn)一步研究光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)LED抽光效率的提高作用，本文提出了LED表面二維六角晶格漏斗型空氣孔光子晶體(PC)結(jié)構(gòu)方案。通過(guò)分析并優(yōu)化設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)，并提出在GaN LED表面制備該P(yáng)C結(jié)構(gòu)的三光束激光干涉方法，分析了激光三光束干涉圖形和激光功率、光束夾角之間的關(guān)系。研制了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)探究不同激光輸出功率密度與光子晶體形貌關(guān)系，獲取了最佳工藝參數(shù)?；谠揚(yáng)C結(jié)構(gòu)的GaN LED抽光效率比平面型的提高了55.7％。
　　本文探究了在LED表面制備納米周期Ag/Si雙曲超材料(HMMs)結(jié)構(gòu)對(duì)提高LED發(fā)光性能及內(nèi)量子效應(yīng)的影響。通過(guò)建立數(shù)值分析模型，研究該HMMs結(jié)構(gòu)

4、對(duì)GaPLED發(fā)光效率和Purcell系數(shù)的影響。提出了在GaP LED表面制備納米周期Ag/Si HMMs結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)磁控濺射在GaP LED表面形成Ag/Si HMMs膜，再采用聚焦離子束刻蝕出納米周期結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，220nm周期HMMs GaP LED比平面LED的發(fā)光效率提高了1倍，光子衰減速率提高了2倍。
　　本文對(duì)LED有效熱管理進(jìn)行研究，提出了基于LED芯片內(nèi)溫度測(cè)量閉環(huán)反饋式大功率LED熱管理方案，建立了