The steady and dynamic properties are comparatively investigated for the n-doped and non-doped InGaN LEDs. Thesimulated results show that the n-doped LED exhibits the superior luminescence and modulation performance, whichis mainly attributed to the higher carrier radiative rate of n-doped LED. The results can explain the reportedexperimental results perfectly.

以聚碳酸酯(PC)粉体、 有机硅光扩散剂和YAG∶Ce荧光粉为原料, 通过熔融共混法和高温压模法及减薄抛光工艺制备出不同有机硅光扩散剂质量分数的PC/YAG∶Ce光散射荧光树脂样品, 通过SEM、 XRD、 透射光谱和PL的性能分析, 表明: 荧光树脂样品在500～800 nm光谱范围有较高的透光率, 样品的主相都为Y3Al5O12, 在342和448 nm有两个激发波峰, 发射光谱在532 nm有一宽峰, 属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射, 对应的荧光寿命在61.5 ns左右。 把荧光树脂样品应用到白光LED器件的封装获得的光效为81.12 lm/W@100 mA, 说明PC/YAG∶Ce荧光树脂片适用于作白光LED封装的新型荧光材料。

采用熔融共混法和高温压模法制备出PC/YAG∶Ce荧光树脂片, 样品经减薄和抛光处理后, 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)、透射光谱等测试手段进行分析。厚度为0.87 mm的样品在500~800 nm范围内的透过率约为65%。样品主相为Y3Al5O12, 在342 nm和448 nm有两个激发峰。样品的发射光谱在532 nm有一宽峰, 属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。荧光树脂片中荧光粉含量越高, 样品发射强度越大, 是一种适合用于白光LED封装的新型荧光材料。

理论上研究了当 InGaN 发光二极管(LED)有源区的量子阱数变化时, LED的大信号瞬态响应特性与这种变化的关系。结果来自于LED等效电路模型的SPICE模拟, 模型参数的确定通过拟合已测量的LED的实验数据及模拟结果来实现。结果表明, LED光脉冲的上升时间随量子阱数的增加而增加, 由3个量子阱构成的有源区是LED的优化结构。

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前躯体, 通过高温煅烧2～4 h得到纯相MgAl2O4粉体, 再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合, 利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。 利用XRD, SEM, EDS和荧光光谱仪对样品进行物相和光学性能分析。 实验表明样品由MgAl2O4和YAG两相组成, YAG晶粒均匀地分散在MgAl2O4基质中。 样品在340和475 nm有两个激发峰。 发射光谱在533 nm处有一宽峰, 属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射, 其荧光寿命为59.74 ns。 结果表明, MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。

分别对3种不种电子阻挡层的蓝光AlGaN LED进行数值模拟研究。3种阻挡层结构分别为传统AlGaN电子阻挡层, AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层和Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层。此外对这对三种器件的活性区的载流子浓度、能带图、静电场和内量子效率进行比较和分析。研究结果表明, 相较于传统AlGaN和AlGaN-GaN-AlGaN两种电子阻挡层的LED, 具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED具有较高的空穴注入效率、较低的电子外溢现象和较小的静电场(活性区)。同时, 具有Al组分渐变的AlGaN-GaN-AlGaN电子阻挡层结构的LED的efficiency droop现象也得到一定的缓解。

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体, 通过高温煅烧2~4 h得到纯相MgAl2O4粉体, 再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合, 利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。 利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成, 在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰, 属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm·W-1, 其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。

对InGaN量子阱LED的内量子效率进行了优化研究。分别对发光光谱、量子阱中的载流子浓度、能带分布、静电场和内量子效应进行了理论分析。对具有不同量子阱数量的InGaN/GaN LED进行了理论数值比对研究。研究结果表明, 对于传统结构的LED而言, 2个量子阱的结构相对于5个和7个量子阱具有更好的光学性能。同时还研究了具有三角形量子阱结构的LED, 研究结果显示, 三角形多量子阱结构具有较高的电致发光强度、更高的内量子效率和更好的发光效率, 所有的优点都归因于较高的电子-空穴波函数重叠率和低的Stark效应所产生的较高的载流子输入效率和复合发光效率。

利用拉曼散射实验方法对六方系InAlGaN晶体的光学声子进行了测量, 同时利用修正随机元素同向位移模型对其光学声子与组分的关系进行了理论模拟。结果表明InAlGaN晶体的E1与A1光学声子分支都表现为单模行为, 测量得到的InxGa0.45-xAl0.55N晶体的A1(LO)声子与计算结果一致。对InxAl0.42-xGa0.58N晶体的A1(LO)声子的计算结果与Cros的测量结果进行了对比, 两者也相符。

采用正交实验法分析反射碗和透镜两部件的各个因素对 LED发光强度分布的影响, 并仿真设计出优化参数后的高强度、窄光束大功率 LED。这一设计方法对 LED的一次光学系统设计具有一定的指导意义, 并有助于提高大功率 LED光学系统设计的效率, 降低 LED封装的试验成本。