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现有的研究表明,利用光子晶体可以有效提高发光二极管的光提取效率. 由于在制造时光子晶体中可能会存在缺陷和错位,本文基于时域有限差分法对光子晶体中的缺陷 和错位对发光二极管发光效率的影响进行了研究.数值仿真结果表明， 光子晶体中少量缺陷或者微小错位并不会降低发光二极管的光提取效率, 其中某些缺陷反而能增强光子晶体发光二极管的光提取效率.本文对其物理机理给出了详细的理论分析, 并设计了一种具有缺陷的光子晶体,在未刻蚀到有源层(离有源层20 nm)的情况下, 其光提取效率达到了完美光子晶体的1.6倍.通过对这种缺陷光子晶体的空间频谱分析可知, 可以通过设计具有特殊空间频谱分布的光子晶体来提高发光二极管的发光效率, 这对设计高光提取效率的光子晶体结构和制造高效率的发光二极管有指导意义.
[1] Schubert E F, Kim J K 2005 Science 308 1274
[2] Yeh D M, Huang C F, Chen C Y, Lu Y C, Yang C C 2007 Appl. Phys. Lett. 91 171103
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[7] Kim J Y, Kwon M K, Lee K S, Park S J, Kim S H, Lee K D 2007 Appl. Phys. Lett. 91 181109
[8] Yariv A, Yeh P (Translated by Chen H M) 2009 Photonics-Optical Electronics in Modern Communications (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp487-488 (in Chinese) [亚里夫, 耶赫 (陈鹤鸣译) 2009 光子学——现代通信光电子学 (北京:电子工业出版社) 第487-488页]
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[12] David A, Fujii T, Sharma R, McGroddy K, Nakamura S, DenBaars S P, Hu E L, Weisbuch C, Benisty H 2006 Appl. Phys. Lett. 88 061124
[13] Liu S B, Zhu C X, Yuan N C 2005 Acta Phys. Sin. 54 2804 (in Chinese) [刘少斌, 朱传喜, 袁乃昌 2005 物理学报 54 2804]
[14] Wiesmann C 2009 Ph. D. Dissertation (Regensburg: Regensburg Universität,)
[15] Fujita M, Takahashi S, Tanaka Y, Asano T, Noda S 2005 Science 308 1296
[16] Rattier M, Benisty H, Stanley R P, Carlin J F, Houdré R, Oesterle U, Smith C J M, Weisbuch C, Krauss T F 2002 IEEE J. Select. Topics Quantum Electron. 8 238
[17] David A, Fuji T, Matioli E, Sharma R, Nakamura S, DenBaars S P, Weisbuch C 2006 Appl. Phys. Lett. 88 073510
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