光子晶體結(jié)構(gòu)氮化鎵藍(lán)光二極管的提取效率及其偏振態(tài)的研究.pdf

1、GaN基發(fā)光二極管（light emitting diode,LED）是現(xiàn)今廣泛應(yīng)用的藍(lán)色和白色光源。LED同傳統(tǒng)的光源相比具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。但隨著人類社會(huì)對(duì)提高能源使用效率的要求越來(lái)越迫切，如何提高光源的發(fā)光效率成為迫切需要解決的問(wèn)題。盡管LED的內(nèi)量子效率已經(jīng)接近100%，然而由于發(fā)光層的高折射率限制，很多光能無(wú)法發(fā)射出來(lái)而以熱能形式浪費(fèi)掉。為了提高提取效率，在LED中生成光子晶體結(jié)構(gòu)被提出。光子晶體是由不相同折射

2、率的介質(zhì)結(jié)構(gòu)周期性排列，其周期范圍與光波長(zhǎng)在相同數(shù)量級(jí)，在光學(xué)波長(zhǎng)尺度上的微觀結(jié)構(gòu)材料。光子晶體在一定意義上來(lái)說(shuō)就是衍射光柵，只是其光柵常數(shù)為光波長(zhǎng)量級(jí)甚至是亞波長(zhǎng)量級(jí)。光入射進(jìn)入光子晶體材料，表現(xiàn)出波的性質(zhì)。當(dāng)光與介質(zhì)周期與光波長(zhǎng)相當(dāng)甚至是亞波長(zhǎng)周期量級(jí)的光柵結(jié)構(gòu)發(fā)生作用時(shí),光波矢平面內(nèi)的分量會(huì)受到調(diào)制,從而使光落在出射光錐內(nèi),被耦合為出射光，從而提高了LED的提取效率。并且由于TE偏振與TM偏振的等效折射率的不同，導(dǎo)致兩只偏振模式的

3、提取效率也有所不同，提高其中的一種偏振模式并抑制另一種偏振模式可以將其應(yīng)用于與液晶顯示器LED背光源中，提高其系統(tǒng)能效。
　　本文采用有限差分方法（finite difference time domain）研究了在GaN基LED的ITO電流緩沖層上生成光子晶體結(jié)構(gòu)的提取效率規(guī)律。重點(diǎn)對(duì)光子晶體的三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)：晶格參數(shù)，占空比和刻蝕深度對(duì)LED提取效率的影響進(jìn)行了討論；光子晶體對(duì)有源層中不同發(fā)光點(diǎn)位置的提取效率影響；光子晶體對(duì)不同