利用混合超表面-分布式布拉格反射镜结构增强 GaN LED 的光提取与光束聚焦
光学
2025-05-30 v1 应用物理
摘要
本研究提出了一种集成了分布式布拉格反射镜 (DBR) 和 TiO2 纳米圆柱超表面的优化混合设计，旨在提升基于氮化镓 的发光二极管 (LED) 的光提取效率 (LEE) 和光束方向性（窄发散角）。通过参数仿真确定了一种最优器件架构。所得结构包含一个单周期 DBR，其 TiO2 厚度 为 46 nm，SiO2 厚度为 77 nm，上方是周期性排列的 TiO2 纳米圆柱（半径约为 71 nm，高度约为 185 nm）。DBR 反射导模以最小化内部光学损耗，而 TiO2 超表面利用 Mie 共振准直发射光。结果表明，该混合 LED 实现了 25.67% 的模拟 LEE 和仅 5.7 度的光束发散角，在效率和发射方向性上均显著优于传统设计。这些发现证明了一种克服 GaN LED 中光捕获和宽角发射的可行策略，为先进显示和光通信应用的高亮度、高度定向 GaN micro-LED 铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2505.23687,
title = {Enhanced Light Extraction and Beam Focusing in GaN LEDs Using Hybrid Metasurface-Distributed Bragg Reflector Structures},
author = {Hanbo Xu and Xinyang Liu and Lei Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.23687},
year = {2025}
}
备注
25 pages,10 charts