利用截头圆锥形仿生蛾眼结构提高LED光提取效率

为提高发光二极管(LED)光提取效率, 根据等效介质理论在LED钝化层(SiNx)表面设计并制作了一种截头圆锥形微结构阵列。通过模拟重点分析了微结构的底面占空比、底面直径、高度和倾角对提高LED光提取效率的影响, 得出微结构的底面占空比为0.55、底面半径为220 nm、高度为245 nm、侧面倾角为70°时器件的光提取效率最优, 是无表面微结构器件的4.85倍。采用纳米球刻蚀技术在LED钝化层表面制备该亚波长纳米结构, 并与无表面微结构的LED芯片进行电致发光对比测试。结果表明, 制作有微结构的样品在20 mA和150 mA工作电流下的发光效率是无微结构参考样品的4.41倍和4.36倍, 计算结果与实验结果比较一致, 说明在LED钝化层制作该结构可有效提高光提取效率。