深紫外LED中的纳米图形蓝宝石衬底:是否存在光学增益?
光学
2020-01-29 v1
摘要
深紫外(DUV)发光二极管(LED)为从3D打印到灭菌的多种应用提供了新前景。然而,光提取不足严重限制了其效率。基于氮化铝的LED器件中的纳米结构蓝宝石衬底近来被证明可改善晶体生长特性,而其对于光提取的影响尚未被充分验证。我们提出一个模型以理解纳米结构对DUV-LED光提取能力的影响。该模型假设半导体层叠中有各向同性光源,并将严格计算的散射矩阵与多层求解器相结合。我们发现,若LED的p侧寄生吸收占主导,则使用纳米图形蓝宝石衬底相对于平面蓝宝石衬底的光学增益可忽略不计。若将p侧损耗降低至20%,则在265 nm波长下,由于纳米结构化,光提取效率可从7.8%提升至25.0%。我们引入一种使用漫反射('朗伯')反射器作为p接触的概念,将光提取效率进一步提升至34.2%。结果强调,无论半导体与蓝宝石衬底间界面织构如何,DUV-LED中透明的p侧与反射性p接触对于增强光提取都是不可或缺的。本研究提出的光学设计指南将加速高效DUV-LED的发展,但该模型也易于应用于其他多层光电纳米结构器件,如光伏或光电探测器。
引用
@article{arxiv.1910.03851,
title = {Nanopatterned Sapphire Substrates in Deep-UV LEDs: Is there an Optical Benefit?},
author = {Phillip Manley and Sebastian Walde and Sylvia Hagedorn and Martin Hammerschmidt and Sven Burger and Christiane Becker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.03851},
year = {2020}
}
备注
16 Pages, 8 Figures