微球阵列对III-氮化物LED光提取效率的影响

"Effect of packing density and packing geometry on light extraction of III-nitride light-emitting diodes with microsphere arrays" 这篇研究论文深入探讨了III-氮化物发光二极管（LEDs）中微球阵列的填充密度和几何结构对其光提取效率的影响。III-氮化物LEDs因其高效能和广泛应用在照明及显示技术中受到广泛关注。在这项研究中，研究人员利用有限差分时间域（Finite-Difference Time-Domain, FDTD）方法来模拟计算薄膜翻转芯片InGaN/GaN量子阱LEDs与TiO2微球阵列的光提取效率。 首先，他们关注了微球阵列的填充密度这一参数。填充密度是指微球在二维空间中占据的比例，它直接影响到光的散射和传播路径。更高的填充密度可能会增加光的散射次数，从而提高光的提取效率。然而，过高的填充密度也可能导致光的多重反射和内部损耗，反而降低效率。因此，找到一个最优的填充密度对于优化LED性能至关重要。 其次，研究还考虑了微球阵列的配置或排列方式。实验结果显示，六边形且紧密排列的单层微球阵列配置相比于其他布局，如随机分布或非紧密排列，能更有效地提升光提取效率。这是因为六边形排列具有较高的空间利用率，有利于形成更为均匀的光散射模式，减少光的内部损失。 最后，直径与周期比也是影响光提取效率的关键因素。这一比例决定了微球的大小与它们之间距离的关系，影响光的干涉和散射特性。适当调整这个比例可以控制光在LED内部的传播路径，从而提高光出射到外部的几率。 这项研究揭示了微球阵列的物理设计如何通过影响光的散射、反射和传播来显著改善III-氮化物LED的光提取效率。这些发现对于提升LED器件的整体性能、降低能源消耗以及推动新一代照明技术的发展具有重要意义。通过优化微球阵列的参数，可以为LED的设计提供新的思路，以实现更高的光效和更广泛的应用。