光子晶体提高GaN基LED发光效率实验与工艺研究

采用聚焦离子束制备了500nm和1.5μm周期两种结构,使GaN基LED光效显著提高。比较长、短周期光子晶体提高光效的程度、制备工艺、设备及其相应的成本,宜采用长周期光子晶体结构来提高蓝光GaN基LED的发光效率。采用聚焦离子束和激光干涉两种方法,在GaN基LED导电层(ITO)上制备了长周期光子晶体,利用光纤光谱仪、显微镜和功率计对光提取效率进行了实验测试,结果表明长周期光子晶体LED比无光子晶体LED的光提取效率提高了90%以上。还采用激光干涉直写方法,以扫描的方式在较大面积上制备了光子晶体LED,确认了该方法及工艺批量化、低成本制备光子晶体的可行性。聚焦离子束方法虽然能够产生较精确的光子晶体图形,但由于耗时长、效率低、成本高等问题,仅适于在实验研究中选择和优化光子晶体的结构和参数。

表面为二维光子晶体结构的AlGaInP系发光二极管的研究

近年来,GaN基光子晶体发光二极管(light emitting diode,LED)的研究已经取得了一定的进展,利用光子晶体的光子带隙效应和光栅衍射原理,在LED上制作光子晶体结构将会提高出光效率.本文为了提高AlGaInP系LED的光提取效率,分析了常规LED光提取效率受到限制的原因,将光子晶体结构引入了AlGaInP系LED的器件结构设计,通过理论分析与实验验证,结果显示:光子晶体结构对于提高AlGaInP系LED的光提取效率同样起到了明显的效果,引入光子晶体后,LED的输出光强比常规结构LED平均提高了16%.

利用介质光子晶体提高红光发光二极管的光通量的研究

本文利用光子晶体的光栅衍射原理,在发光二极管(Iight emitting diode,LED)上制作了光子晶体结构以提高出光效率.在红光LED器件中引入了SiO_2层的介质光子晶体结构,并进行了相应的理论分析和实验验证.结果表明:介质光子晶体结构对于提高红光LED器件的光提取效率有显著效果,引入介质光子晶体后,红光LED的光通量比普通LED增加了26%.