【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及led光效提升，具体涉及基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法。
技术介绍
1、判断led质量好坏的一个重要的指标就是发光效率，通常情况下发光效率可以用外量子效率来衡量。外量子效率是内量子效率和光提取效率的乘积，由于材料生长质量的提高和器件制作工艺的改进，使led的内量子效率已经可以达到很高值，例如gan基蓝光的内量子效率可达到90％以上。即使如此，led外量子效率仍然较低，原因就出在光提取效率上。在各种影响光提取效率的因素中，全内反射是主要影响因素。全内反射会形成光逃逸锥，只有落入光逃逸锥中的光才可能对光提取效率有贡献。为解决光逃逸锥产生的全内反射而影响光提取率的问题，通过采用表面粗化技术对器件表面或侧面进行粗化，使得光线传播路径发生改变，从而使得更多的光子进入逃逸锥出射到空气中。
2、现有技术中，当前产业界普遍使用的半导体表面粗化技术是湿法腐蚀，通过将样品浸泡在配制的化学腐蚀液中，腐蚀液会将接触的材料利用化学反应逐步浸蚀溶掉，从而在样品腐蚀区留下微结构。
3、当前led最常使用的表面粗化技术是湿法腐蚀，而湿法腐蚀的选择性差，在特定条件下可能无法精确控制对不同材料的腐蚀程度；各向异性较低，不容易控制，难以进行精细加工；特征尺寸较大，通常均为微米结构。湿法腐蚀应用在led材料表面，其技术缺陷会导致器件出现发光问题，例如区域间发光强度不均或发光角度不可控等等，同时也会出现电极接触问题，影响电流注入。由于湿法腐蚀制备的通常为微米结构，所以与当前较为热门的mi cro led不兼容，
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，用于解决现有技术中湿法腐蚀形成的led微米粗化表面结构对光效提升效果差的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，包括以下步骤：
4、步骤1、构建led器件模型，确定仿真目标器件；
5、步骤2、构建led器件表面纳米结构，获得所述仿真目标器件表面的等效纳米粗化表面结构；
6、步骤3、添加模拟光源，在所述仿真目标器件的有源出光层内均布设置若干个模拟光源；
7、步骤4、添加计算域和吸收边界条件，将所述仿真目标器件置于设定的计算域中，并将所述计算域中的所有吸收条件均设置为完全匹配层；
8、步骤5、添加探测器，所述探测器用于探测所述仿真目标器件出光功率；
9、其中，步骤5中所述探测器探测所述仿真目标器件出光功率与步骤3中所述模拟光源的发光功率之间的比值为光提取效率，通过步骤2中所述等效纳米粗化表面结构进行纳米直径和纳米高度大小控制，获得不同纵横比纳米结构对led光提取效率的仿真结果。
10、作为本专利技术进一步的方案：步骤1中构建led器件模型方法为：根据led器件外延结构，在仿真软件中添加外延材料构建led器件模型，所确定的所述仿真目标器件包括自上至下分层设置的n-gan层、mqws层、p-gan层和ag层。
11、作为本专利技术进一步的方案：所述仿真目标器件进行分层设置过程中，所述n-gan层的厚度为3.5um，折射率为2.45+0.0016i；所述mqws层的厚度为200nm，折射率为2.48+0.0000732i；所述p-gan层的厚度为200nm，折射率为2.45+0.0016i；所述ag层的厚度为60nm，折射率为0.132。
12、作为本专利技术进一步的方案：步骤2中构建led器件表面纳米结构的方法为：使用数学软件的w-m函数生成随机的等效纳米粗化表面结构，再将高斯滤波后的等效纳米粗化表面结构导入有限元仿真软件中形成仿真目标器件。
13、作为本专利技术进一步的方案：步骤2中所述等效纳米粗化表面结构的纳米高度为0-1000nm，底部纳米直径大小为0-300nm。
14、作为本专利技术进一步的方案：步骤3中添加模拟光源的方法为：在所述mqws层内均布设置若干个模拟光源，所述模拟光源的发光波长为465nm。
15、作为本专利技术进一步的方案：步骤4中所述完全匹配层的位置距离所述仿真目标器件不小于所述模拟光源的发光波长。
16、作为本专利技术进一步的方案：步骤5中探测器添加方法为：将所述探测器位于n-gan层的出光表面齐平设置，所述探测器可以为点或线或面探测器。
17、本专利技术的有益效果：
18、(1)通过led器件光学仿真手段可以证明高纵横比纳米结构表面粗化对led出光效率的提升，密集的高纵横比纳米结构表示对表面粗化程度更高，光更容易进入粗化结构中，增加了出射到空气中的概率，同时，结构的高纵横具有渐变折射率的作用，避免折射率骤变带来的全反射；
19、(2)本申请中的高纵横比纳米结构表面粗化可以采用非周期的随机干法刻蚀实现，具备良好的选择性和各向异性，适合用于制备特定需求的微小结构，对比纳米压印、光刻、湿法刻蚀等技术，成本较低，容易产业化。
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1.基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤1中构建LED器件模型方法为：根据LED器件外延结构，在仿真软件中添加外延材料构建LED器件模型，所确定的所述仿真目标器件包括自上至下分层设置的n-GaN层、MQWS层、p-GaN层和Ag层。
3.根据权利要求2所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，所述仿真目标器件进行分层设置过程中，所述n-GaN层的厚度为3.5um，折射率为2.45+0.0016i；所述MQWS层的厚度为200nm，折射率为2.48+0.0000732i；所述p-GaN层的厚度为200nm，折射率为2.45+0.0016i；所述Ag层的厚度为60nm，折射率为0.132。
4.根据权利要求2所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤2中构建LED器件表面纳米结构的方法为：使用数学软件的W-M函数生成随机的等效纳米粗化表面结构，再将
5.根据权利要求4所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤2中所述等效纳米粗化表面结构的纳米高度为0-1000nm，底部纳米直径大小为0-300nm。
6.根据权利要求4所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤3中添加模拟光源的方法为：在所述MQWS层内均布设置若干个模拟光源，所述模拟光源的发光波长为465nm。
7.根据权利要求6所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤4中所述完全匹配层的位置距离所述仿真目标器件不小于所述模拟光源的发光波长。
8.根据权利要求7所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的LED光效提升仿真方法，其特征在于，步骤5中探测器添加方法为：将所述探测器位于n-GaN层的出光表面齐平设置，所述探测器可以为点或线或面探测器。
...【技术特征摘要】
1.基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，其特征在于，步骤1中构建led器件模型方法为：根据led器件外延结构，在仿真软件中添加外延材料构建led器件模型，所确定的所述仿真目标器件包括自上至下分层设置的n-gan层、mqws层、p-gan层和ag层。
3.根据权利要求2所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，其特征在于，所述仿真目标器件进行分层设置过程中，所述n-gan层的厚度为3.5um，折射率为2.45+0.0016i；所述mqws层的厚度为200nm，折射率为2.48+0.0000732i；所述p-gan层的厚度为200nm，折射率为2.45+0.0016i；所述ag层的厚度为60nm，折射率为0.132。
4.根据权利要求2所述的基于高纵横比纳米粗化表面结构的led光效提升仿真方法，其特征在于，步骤2中构建led器件表面纳米结构的方法为：使...
【专利技术属性】
技术研发人员：林勇成，欧海燕，越来，刘洋，
申请(专利权)人：中欧电子材料国际创新中心合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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