大功率高帶寬白光微LED陣列的研究.pdf

1、作為未來第四代光源的可見光LED具有高亮度、高電光轉(zhuǎn)換效率、高速調(diào)制特性、性能可靠、壽命長等許多優(yōu)點。可見光通信技術(shù)就是利用LED的高調(diào)制特性實現(xiàn)中短距離的信息傳輸，形成兼顧照明和無線通信的系統(tǒng)。這種LED可見光通信系統(tǒng)不僅能夠節(jié)約緊張的頻譜資源，而且可以減少額外的通信設(shè)備。作為可見光通信系統(tǒng)中的發(fā)射端，LED光源的性能決定著通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸?shù)木嚯x。微LED陣列技術(shù)是一種將單個芯片尺寸為幾十微米的LED集成制造的一種技術(shù)，

2、可用作發(fā)光光源、微顯示器等方面。為了改善可見光通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離，在可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射端使用微LED陣列技術(shù)制造的光源。本文主要圍繞微LED陣列技術(shù)，針對提高可見光通信系統(tǒng)中LED光源發(fā)光效率和3dB調(diào)制帶寬為目標(biāo)展開了對其芯片建立電學(xué)模型和光學(xué)模型的分析研究。
　　本文首先基于LED的泊松方程、連續(xù)方程和傳輸方程等半導(dǎo)體物理基本理論建立了多量子阱藍(lán)光微LED芯片的電學(xué)模型。討論了模型中的基本方程和數(shù)學(xué)計算方法，

3、分析了微LED芯片電學(xué)模型的電流-電壓特性、交流小信號響應(yīng)特性、發(fā)光強(qiáng)度和載流子復(fù)合等特性。并且通過改變芯片的尺寸，分析芯片尺寸對電學(xué)特性和響應(yīng)速度的影響。得出了采用微LED陣列技術(shù)能夠提高光源響應(yīng)速度的結(jié)論，設(shè)計的光源3dB調(diào)制帶寬高達(dá)225MHz。
　　隨后又建立了以幾何光學(xué)理論為基礎(chǔ)的蒙特卡洛光線追跡LED芯片光學(xué)模型。分別設(shè)計了不同傾角的倒圓錐模型和倒金字塔模型。針對這兩種結(jié)構(gòu)的模型，研究了芯片底部反射層和傾斜角度對取光效