基于FDTD的不同发射波长的深紫外线LED,微LED和纳米LED的数值模拟
Optics express
|November 14, 2024
概括
这项研究通过减少设备尺寸来提高纳米LED和微LED的深紫外线 (DUV) 光提取效率 (LEE). 较小的DUV设备显示出更高的LEE,减少分歧和更低的功耗,有利于光学无线通信等应用.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 半导体设备 半导体设备
- 光子学是指光子学的使用方法.
背景情况:
- 深紫外线 (DUV) 发光二极管 (LED) 和微型LED中的低外部量子效率 (EQE) 主要是由于光提取效率 (LEE) 较差.
- 改善LEE的现有策略,如纳米结构和基板粗化,缺乏对各种DUV设备大小和波长进行系统的调查.
- 对DUV LED,微LED和纳米LED中LEE增强机制的全面了解对于提高其性能至关重要.
研究的目的:
- 系统地探索深紫外线 (DUV) LED,微型LED和纳米LED中的光提取效率 (LEE) 增强机制.
- 调查设备尺寸和波长对LEE,近场和远场光强度分布的影响.
- 确定有助于在较小的DUV设备中改善LEE的关键因素.
主要方法:
- 使用数值模拟来分析LEE,近场强度和远场光分布.
- 该研究检查了波长为255nm,260nm和275nm的DUV设备.
- 模拟专注于不同尺寸的设备,包括纳米LED和微LED.
主要成果:
- 在DUV纳米LED和微LED中观察到显著的LEE改进,伴随着减少的分歧角度.
- 较长的波长对相似大小的设备呈现出更高的LEE,这归因于侧墙排放增加和p-GaN吸收减少.
- 降低设备尺寸增强了横向电 (TE) 和横向磁 (TM) 模式的侧墙LEE,由于总反射减少,TM显示出更大的改善.
结论:
- 缩小尺寸是提高DUV微LED和纳米LED中LEE的关键策略,主要是通过最大限度地减少总内部反射和p-GaN吸收.
- 较小的DUV设备提供更高的LEE和更窄的发射角度,从而降低功耗和改进光学合.
- 这些发现对光学无线通信,电荷管理和高精度光刻画的应用具有重大潜力.


