膠體光子晶體反射鏡於氮化鎵發光二極體上之應用

• Main Authors: Chen, Yu-Cheng, 陳禹丞
• Other Authors: Wu, Meng-Chyi
• Format: Others
• Language: zh-TW
• Published: 2011
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/81541905052993143169

碩士 === 國立清華大學 === 光電工程研究所 === 99 === 近年來，許多文獻中關於LED光強度增加及相關品質改善之技術屢見不鮮，包括在LED背部鍍上反射鏡、改善發光層的品質、晶格匹配的問題…等，其中一種能有效增強LED光強度的技術就是在LED背面鍍上反射鏡。本論文裡，我們利用膠體晶體(colloidal crystal)的光子晶體(photonic crystal)特性作為反射鏡來提升氮化鎵型藍光LED的光輸出強度。實驗步驟主要分為兩個部份，首先從模擬過程中瞭解膠體晶體的光學特性，利用平面波展開(PWE)法來計算面心立方體(fcc)的光子能帶圖，是因為膠體小球會自組式排列成面心立方的結構，接著藉由有限差分時域(FDTD)法來模擬膠體晶體在不同層數的反射率。另一部份是製程方面，藉由加熱盤的溫度和o-ring的直徑大小為變數來成長膠體晶體，最佳化的反射率大約78%，然後和模擬比較結果。接著將膠體晶體與鋁鏡(Al film)作比較和結合，發現混合反射鏡(hybrid reflector)的反射率可以高達約94%。最後把膠體晶體、鋁鏡和混合反射鏡均鍍在氮化鎵型的藍光LEDs上，在輸入電流20mA下，以膠體晶體和鋁鏡為反射鏡的LEDs的光輸出強度提升率(optical output enhancement)約在120%至140%，甚至是有混合反射鏡的LEDs的光輸出提升率可以高達約200%到250%左右。這可以發現以膠體晶體為反射鏡的LEDs，光輸出提升率接近於以鋁鏡為反射鏡的LEDs，若結合這兩種反射鏡來形成混合反射鏡則可以增加更多的LEDs光輸出提升率。