收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用一维金属光栅提高LED发光效率的研究

玄大悦  
【摘要】: 表面等离激元在纳米光子学中有着重要的地位,随着理论研究和微加工技术的进步,对支持表面等离激元的金属微纳结构的研究已经形成新的学科方向,近年来表面等离子光学和纳米光子器件的研究引起了人们的广泛关注。电磁波在金属/介质界面上激发出电荷密度振荡,这种振荡与电磁波形成的混合波称为表面等离激元,这是一种束缚在金属/介质表面的表面波,具有近场增强、波长短、表面受限等特点,利用其在亚波长尺度内的局域特性,有可能突破衍射极限,实现微米和纳米界面的光学耦合,在新型光源、光存储、新型芯片、纳米光学成像等领域获得广泛的应用。 目前限制GaN基LED在照明领域应用的一个重要因素是它的外量子效率偏低。由于GaN材料与空气的折射率差别较大,存在界面全反射作用,使LED发射的光大部分在界面反射回来,形成波导模式困在LED内部,经过多次反射后被LED吸收,这不仅造成能量的大量损耗,而且由于使LED工作在高温状态,大大缩短其使用寿命。近年来,人们利用表面等离激元的特性提高LED的发光效率,并且得到了较好的效果。当纳米金属结构置于发光层附近时,金属/介质界面产生的表面等离激元能够提高发光层辐射效率。光子能量首先通过近场传递到表面等离激元模式,然后转换成辐射模式。当频率达到表面等离激元共振频率时,表面等离激元态密度变得非常大,这导致了能量从发光层到表面等离激元的大量传递,从而引起辐射的增强。 本文的内容主要分为以下几个部分: 1.讨论了光频段的电磁波对金属内自由电子运动的影响,并介绍了几种金属的色散模型,着重介绍了Drude模型及其修正形式,在此基础上,对表面等离激元的形成及特性进行了分析,并探讨了它的几个重要特征参数和激发方式。此外,以金属纳米棒为例表明了局域化等离激元的存在和性质。 2.介绍了几种电磁场数值计算方法:矩量法、光束传播法、有限元法和时域有限差分法,并比较了各方法的优缺点,重点讨论了时域有限差分方法。 3.采用三维FDTD方法,实验模拟了单个偶极子的发光情况。仿真中以单个偶极子的电场模拟LED发光层中电子空穴对复合时产生的电场,首先,对三种不同的金属膜做了对比,银、金、铜的特性表明,银膜使偶极子辐射在蓝光频段出现峰值,表明银更适合于蓝光LED的制造中。其次,对银膜表面的等离激元特性作了分析。银膜和银光栅对辐射的影响做了比较,在银膜上刻痕后生成的光栅结构对辐射增强的影响比银膜好得多。再次,对不同栅距的光栅进行了分析,选择合适的栅距。当偶极子置于银光栅附近时,等离激元在辐射增强过程中起到关键性作用,辐射增强效果与偶极子方向和金属光栅占空比有很大依赖关系,最后,对偶极子不同方向和光栅的不同占空比的情况下进行了仿真分析,在某些波长上偶极子辐射能获得至少几十倍的增强。讨论了不同银光栅占空比及偶极子方向对辐射增强的影响,由于局域化等离激元对金属纳米结构形状敏感,当占空比变化时,会引起不同波长上的远场辐射增强。在不同的光栅几何形状情况下,随着偶极子方向的变化,当其垂直于银/氮化镓界面时,能比其平行于该界面时得到更佳的偶极子辐射及远场增强效果。这些结果对于利用金属光栅提高发光器件的效率具有重要的理论价值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张定龙 ,傅越千;电子显示阵屏控制技术[J];宁波高等专科学校学报;1998年02期
2 陈爱萍,何智勇;利率、汉字、日历时钟电子显示屏的设计[J];基础自动化;2000年05期
3 赵祥明,赵英倩;PIC16F87X单片机的开发和应用[J];天津理工学院学报;2003年02期
4 雷建龙;修改软件降低单片机系统功耗的措施[J];工业控制计算机;2004年06期
5 赵建洋,严石,丁卫红;TPIC6B595与LED大屏幕[J];国外电子元器件;1999年09期
6 周奇,邹红丽;摩托车用多功能LED数字式仪表盘的研制[J];兵工自动化;2002年04期
7 马鸿雁;可视对讲门前机系统的研制[J];北京建筑工程学院学报;2002年01期
8 贾东耀,汪仁煌;LED显示屏动态显示和远程监控的实现[J];国外电子元器件;2002年09期
9 李富生,吕战争,刘陆群,张洛平;基于RS485的多个LED屏实时显示[J];微计算机信息;2003年02期
10 李漫铁;;全彩显示屏专用LED的选择和使用[J];现代显示;2007年06期
11 佟云峰;单片机与LED显示器接口设计[J];昆明冶金高等专科学校学报;2001年04期
12 贾东耀,曾智刚,汪仁煌;智能仪表LED点阵显示模块的设计[J];电测与仪表;2002年07期
13 Doug Varghn;白光LED驱动方案[J];电子产品世界;2002年11期
14 罗秀冬;LED显示屏系统原理[J];哈尔滨铁道科技;2004年01期
15 李海军,邓先义;汉字条屏显示器的制作[J];湖北三峡学院学报;1998年01期
16 张定龙,傅越千,毛祥根;异步LED点阵屏的控制[J];杭州电子工业学院学报;1998年02期
17 陈玉华,陈新,高军;一种实用的LED大屏幕显示电路的设计[J];自动化与仪器仪表;2002年01期
18 李爱国;模块化LED电子大屏幕的设计与实现[J];计算机应用研究;1998年02期
19 薛明岐;100点LED光柱驱动集成电路CS0100的应用技术[J];仪表技术与传感器;2000年01期
20 孙鹏,张春喜,孙立军;TMS320F240及其串行外设接口(SPI)的设计[J];信息技术;2001年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱新利;张家森;张洋;徐军;俞大鹏;;超平滑金属纳米结构的制备及其在表面等离激元研究中的应用[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
2 韩家广;田震;谷建强;何明霞;邢岐荣;张伟力;;基于表面等离激元新型太赫兹功能器件的研究与应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 张杨;陶兴;高洪营;董振超;侯建国;;分子与表面等离激元的相互作用对STM诱导发光的影响[A];中国真空学会2008年学术年会论文摘要集[C];2008年
4 张秋红;倪海勇;王灵利;肖方明;;基于InGaN蓝光LED的光转换型白光LED用稀土发光材料的研究进展[A];第二届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2010年
5 张兵临;;表面增强喇曼散射的受迫表面等离激元模型[A];第二届全国光散射学术会议论文集(上)[C];1983年
6 黄硕;王明亮;;一种新的LED灯具散热技术[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
7 安永生;;LED显示屏“马赛克”问题解决初步[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
8 安永生;;LED显示屏相关元器件测试[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
9 李熹霖;;技术创新:造就LED显示屏的制造强国[A];2010全国LED显示应用技术交流暨产业发展研讨会文集[C];2010年
10 刘志勇;;用事实为小功率LED正名[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘炳灿;表面等离激元非线性调控的基础研究[D];北京邮电大学;2011年
2 胡志健;基于聚焦涡旋结构光的表面等离激元全光调控研究[D];南开大学;2010年
3 林异株;利用表面等离激元技术提高发光二极管发光效率的研究[D];山东大学;2011年
4 刘炳灿;表面等离激元非线性调控的基础研究[D];北京邮电大学;2011年
5 田震;THz波段表面等离激元波的主动控制和传感应用[D];天津大学;2010年
6 侯岩雪;低维银纳米结构的合成和表面等离激元性质的研究[D];燕山大学;2012年
7 赵佳;利用金属—介质纳米结构增强LED发光的FDTD数值模拟研究[D];山东大学;2011年
8 杨光杰;金属光子晶体与金属表面等离激元波导的数值研究[D];山东大学;2007年
9 蔡卫;若干小尺度体系中相干光学效应的研究[D];南开大学;2009年
10 李鑫;周期微结构中电磁波的反射透射及吸收特性研究[D];复旦大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 玄大悦;利用一维金属光栅提高LED发光效率的研究[D];山东大学;2010年
2 王适意;金属光栅-探针复合微结构的表面等离激元场分布特性[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 周冰;表面等离激元增加薄膜光吸收及发光效率研究[D];浙江大学;2010年
4 刘浩;LED显示屏广告管理软件的设计和实现[D];西安电子科技大学;2010年
5 陈英;滞环控制方式实现LED恒流驱动[D];西南交通大学;2010年
6 陈珍霞;LED用低熔点发光玻璃的研究[D];武汉理工大学;2010年
7 吴越;用于大功率LED冷却的微槽群相变换热技术的理论与实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2010年
8 王明明;磁场和LED光照对小菜蛾生物学特性的影响[D];扬州大学;2010年
9 王云松;一种电荷泵多通道恒流白光LED驱动设计[D];复旦大学;2010年
10 郑世鹏;大功率LED产品光强分布的快速高精度测试方法研究[D];重庆大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 郑燃;丽讯携LED投影机发力我国市场[N];政府采购信息报;2009年
2 吴骏;大功率高亮度LED项目落户开发区[N];宜兴日报;2010年
3 本报记者 吴哲 陈韩晖;LED“照亮”传统经济升级道路[N];南方日报;2009年
4 本报记者 吕佳琪;欧普照明 挺进LED“金字塔尖”[N];中国房地产报;2009年
5 记者 申海洋;聚焦09年平板市场LED电视热潮来袭[N];民营经济报;2009年
6 商报记者 王格;LED领军企业向对手伸出“橄榄枝”[N];北京商报;2009年
7 本报记者 郑燃;LED打印机叫好易 叫座难[N];政府采购信息报;2009年
8 张敏 李源;国内最大LED产业中心落户扬州[N];新华日报;2009年
9 崔劲杨 记者 张哲浩;合肥彩虹蓝光LED项目开工建设[N];科技日报;2010年
10 李治邦;勤上光电江西LED基地投产[N];中国电子报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978