【摘 要】
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目前,垂直封装RGB LED存在着出光效率偏低的问题,这是由于处于上层的LED的部分出射光向下传播,在传播过程中耗散或被处于下层的LED量子阱再吸收。针对该问题,本文提出了引入分布式布拉格反射结构（distributed Bragg reflection,DBR）的垂直封装RGB LED显示器件新结构,通过在各层LED芯片之间分别引入两层能实现选择性反射和透射功能的DBR反射结构(分别命名为1st
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目前,垂直封装RGB LED存在着出光效率偏低的问题,这是由于处于上层的LED的部分出射光向下传播,在传播过程中耗散或被处于下层的LED量子阱再吸收。针对该问题,本文提出了引入分布式布拉格反射结构（distributed Bragg reflection,DBR）的垂直封装RGB LED显示器件新结构,通过在各层LED芯片之间分别引入两层能实现选择性反射和透射功能的DBR反射结构(分别命名为1st DBR和2ndDBR),改变出光路径以减少损耗,提高整体出光效率。本文的主要研究内容如下:1.根据现有理论研究基础,进行了引入DBR的垂直封装RGB LED显示器件的结构设计,从下至上分别为:红光LED、1st DBR、绿光LED、2nd DBR、蓝光LED。其中,1st DBR能够反射绿光和蓝光,透射红光;2nd DBR能够反射蓝光,透射红光和绿光。2.借助COMSOL软件对1st DBR和2nd DBR的多层膜结构分别进行了模拟设计。最终设计如下:1st DBR由5层51.04 nm厚的Ti O2和4层81.67 nm厚的Si O2交替堆叠成;2nd DBR由6层42.91 nm厚的Ti O2和5层68.67 nm厚的Si O2交替堆叠成。此外,使用Tracepro软件对器件整体光路进行了仿真,结果表明1st DBR和2nd DBR的引入能满足设计目标。3.研究了引入DBR的LED芯片的制作过程,并进行了封装材料选择和封装基板设计等封装设计过程,最终在实验室完成样品器件的封装。4.以是否引入DBR为变量设计了对照实验,对两组样品器件的光电特性分别进行了测试和分析。结果表明,在引入DBR后,在120 m A驱动电流下,器件的绿光和蓝光的发射强度分别提升了8.1%和34.8%,红光略微减少了3.6%。在3000～8000 K色温下,出光效率则分别提升了1.6～7.4%。
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