GaN光子晶体Micro-LED芯片制备与性能研究

发布时间：2024-05-19 08:18

　　随着第三代半导体Ga N材料的快速发展,Ga N基LED发展迅速并广泛商业化,这为可见光通信的实现及应用提供了基础。然而,普通商用LED的调制带宽只有几十兆赫兹,并不能很好的满足可见光通信系统高传播速率的需求。为增大调制带宽,针对发射端LED光源部分的改进仍需提高。将光子晶体结构引入LED芯片量子阱内部,能够影响光子寿命和光子传播,进而改变LED芯片的调制带宽和光提取效率。结合倒装微尺寸(Micro)LED结构,使其封装体积最小化,这使得可见光通信能够更加灵活地应用在各种场所。因此研究光子晶体结构的倒装Micro-LED具有重要的意义。本文采用FDTD算法研究了蓝光和绿光LED中引入光子晶体结构对其性能带来的影响。通过优化光子晶体结构的周期、半径周期比值和高度等参数,使得Purcell因子和光提取效率同时获得提升。在蓝光LED中,当光子晶体周期为600 nm,半径周期比为0.37,光子晶体高度为630 nm,ITO厚度为150 nm时,Purcell因子达到2.23,比平片提高197%,光提取效率为92%,比平片提高48%。在绿光LED中,当光子晶体周期为400 nm,半径周期比为0....

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 提高LED芯片电光调制带宽的研究现状
        1.2.1 降低RC时间常数
        1.2.2 提高载流子自发辐射速率
    1.3 光子晶体LED的研究进展
    1.4 光子晶体LED存在的主要问题
    1.5 本论文研究内容
第二章 光子晶体倒装Micro-LED的 Purcell效应和光提取效率
    2.1 理论基础
        2.1.1 FDTD算法
        2.1.2 光子晶体原理
    2.2 蓝光倒装光子晶体LED的 Purcell效应和光提取效率研究
        2.2.1 蓝光LED模型建立
        2.2.2 半径周期比对Purcell效应和光提取效率的影响
        2.2.3 ITO层厚度对Purcell效应和光提取效率的影响
        2.2.4 光子晶体纳米柱高度对Purcell效应和光提取效率的影响
    2.3 绿光倒装光子晶体LED的 Purcell效应和光提取效率
        2.3.1 绿光LED模型建立
        2.3.2 ITO层厚度对Purcell效应和光提取效率的影响
        2.3.3 光子晶体纳米柱高度对Purcell效应和光提取效率的影响
        2.3.4 半径周期比对Purcell效应和光提取效率的影响
    2.4 本章小结
第三章 GaN基倒装光子晶体Micro-LED芯片制备
    3.1 光子晶体结构排列方式对蓝光Micro-LED芯片的影响
        3.1.1 光子晶体倒装Micro-LED制备的关键工艺
        3.1.2 光子晶体倒装Micro-LED的制备流程
        3.1.3 蓝光倒装Micro-LED芯片的性能分析
    3.2 光子晶体结构刻蚀损伤对蓝光Micro-LED芯片的影响
        3.2.1 光子晶体纳米孔结构的制备
        3.2.2 倒装蓝光Micro-LED芯片的性能分析
    3.3 本章小结
第四章 光子晶体结构参数对LED芯片性能的影响
    4.1 半径周期比优化方案
    4.2 光子晶体结构周期参数对蓝光Micro-LED芯片的影响
    4.3 光子晶体结构周期参数对绿光Micro-LED芯片的影响
    4.4 本章小结
总结与展望
    总结
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3977847