金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究.docx

1、金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究天津工业大学毕业设计（论文）金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究姓 名： 李艳辉 院(系)别： 电子与信息工程学院专 业： 电子科学与技术 班 级： 电科 083 指导教师： 刘宏伟 2012年 6 月 5 日天津工业大学毕业设计（论文）任务书 题目金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究学生姓名李艳辉学院名称电子与信息工程学院专业班级电科083课题类型实际课题课题意义本课题旨在研究金属颗粒结构对LED 内部光辐射吸收，探索不同结构金属颗粒的等离子体激元模式与LED内部光辐射模式的耦合，提取LED内部导波模式为辐射模式，进而提高LED出光

2、效率。 这对于提高LED器件出光效率，改善LED器件发光结构具有参考价值。 对于提高半导体照明灯具发光效率，节约照明能耗，具有重要意义。 任务与进度要求2.21-3.05 查阅相关资料，熟悉课题内容3.06-3.20 总结课题要点，安排具体课题计划3.21-4.05 课题相关模拟软件、模拟程序学习4.06-5.05 程序模拟和数据处理5.06-5.25 课题数据及结论分析5.26-6.05 论文撰写及修改6.06-6.10 准备答辩主要参考文献1、基于表面等离子激元的金属薄膜微结构的研究，王保清，硕士学位论文，浙江大学信息学院.2、表面等离子体激元的若干新应用，雷建国等，长春理工大学理学院.3

3、、 Adaehi S，Oe K. Chemical etehing characteristies of (001)GaAs. J Electroehem Soc，1983，130:2427.4、Nishida T, Hisao Saito, Naoki Kobayashi, Efficient and high- power AlGaN- based ultraviolet light- emitting diode grown on bulk GaNJ. Appl. Phys. Lett. 2001, 79(6):711712.起止日期2012.2.21-2012.6.10备注院长 教研室

4、主任 指导教师 毕业设计（论文）开题报告表 20 12年 3 月 1 日姓名李艳辉学院电子与信息工程学院专业电子科学与技术班级电科083题目金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究指导教师刘宏伟一、 与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：金属表面等离子激元(Surface plasmon polaritons，SPPs)是一种在金属一介质界面上激发并耦合电荷密度起伏的 电磁振荡，具有近场增强、表面受限、短波长等特性，在纳米光子学的研究中扮演着重要角色。 近年来表面等离子光学和基SPPs的纳米光子器件的研究引起了国际上科学家们的广泛关注。 学习SPPs的基本原理和在亚

5、波长结构下的光学特性，了解基于亚波长金属结构的表面等离子激元在空间光束准直与聚焦、平面内光束聚焦与传导和在近场纳米光束的控制等方面的研究情况，以及其在纳米光子学器件中的潜在应用，对研究它为提高LED出光效率所提供的新的途径具有极其重要的意义。 本课题旨在研究金属颗粒结构对LED 内部光辐射吸收，探索不同结构金属颗粒的等离子体激元模式与LED内部光辐射模式的耦合，提取LED内部导波模式为辐射模式，进而提高LED出光效率。 这对于提高LED器件出光效率，改善LED器件发光结构具有参考价值。 对于提高半导体照明灯具发光效率，节约照明能耗，具有重要意义。 二、进度及预期结果：起止日期主要内容预期结果2

6、.21-3.05 3.06-3.20 3.21-4.05 4.06-5.05 5.06-5.25 5.26-6.05 6.06-6.10 查阅相关资料，熟悉课题内容总结课题要点，安排具体课题计划课题相关模拟软件、模拟程序学习程序模拟和数据处理课题数据及结论分析论文撰写及修改准备答辩对课题内容进行了解总结课题方案掌握模拟软件用法完成论文主体部分得到课题结论撰写毕业论文做答辩准备完成课题的现有条件Rsoft软件,相关研究论文等审查意见指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日 天津工业大学毕业设计（论文）进度检查记录 题目金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究学生姓名李艳辉学院名称

7、电子与信息工程学院专业班级电科083指导教师姓名刘宏伟指导教师职称讲师日 期指 导 记 录3.9布置任务3.16学习并查阅相关文献3.20LED相关知识学习3.25金属纳米颗粒等离子体的理论知识学习4.1金属纳米颗粒等离子体的理论知识学习4.8金属纳米颗粒用于提高LED出光效率结构的理论知识学习4.15金属纳米颗粒用于提高LED出光效率结构的理论知识学习4.22学习Rsoft软件的使用方法4.30学习Rsoft软件的使用方法5.18仿真模拟5.21仿真模拟5.24按要求书写论文6.4查看论文完成情况,毕业论文指导6.6对论文进行最后修改检查并打印6.8上交论文，制作答辩幻灯片6.10准备答辩天

8、津工业大学本科毕业设计（论文）评阅表（设计类）毕业设计题目金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究学生姓名李艳辉学生班级电科083指导教师姓名刘宏伟评审项目指标满分评分选题能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。 10题目与生产、科研等实际问题结合紧密。 10课题调研文献检索能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息从中获取新知识的能力。 15外文应用能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。 5设计说明书（设计）设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位。 15设计说明书

9、（设计）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。 15能根据毕业设计目标进行实验设计，对数据的运算及处理正确无差错，对实验结果的分析准确。 20设计具有创新性或实用价值。 10合计100意见及建议评阅人签名： 年 月 日天津工业大学毕业设计（论文）成绩考核表学生姓名李艳辉学院名称电子与信息工程学院专业班级电科083题目金属颗粒LED等离子体激元耦合光提取结构研究1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：成绩： 指导教师签字： 年 月 日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：成绩：答辩主席（或组长）签字： 年 月 日3毕业设计（论文）总成绩：a.指导教师给定成

10、绩b.评阅教师给定成绩c.毕业答辩成绩总成绩(a0.5+b0.2+c0.3)摘要随着半导体照明行业的不断深入发展，作为半导体照明产品中的核心组成部分LED芯片，其研究与生产技术有了飞速的发展，LED芯片的亮度和可靠性不断提高。 在芯片的研发和生产过程中，器件外量子效率一直是核心内容，因此，如何提高光提取效率显得至关重要。 本文就LED器件中光提取效率提高途径问题，着重介绍了一种新的光提取结构金属颗粒表面等离子体，通过在发光材料表面建立金属纳米颗粒结构，在出射光激发下金属表面将产生等离子体，这些等离子体可吸收介质材料发光光能而发生振荡，再通过其他的结构或手段将这部分能量重新转化成光能辐射出去，进

11、而提高LED器件的光提取效率。 本文一方面介绍了LED及金属纳米颗粒表面等离子体基本理论知识，另一方面利用仿真的手段着重研究了金属纳米颗粒的周期（占空比）、尺寸以及不同材料对金属纳米颗粒等离子激元提高LED出光效率的影响，同时也仿真了该结构下不同偏振方向的出射光对光提取的影响。 关键词：LED；等离子体；吸收；光提取效率 ABSTRACTWith the development of semiconductor illuminance, as the core components of semiconductor illuminanceLED chips, its research and

12、production technology has been rapid development as well as its brightness and reliability. In the production process of LED chips. the external quantum efficiency has been the core content and, therefore, the light extraction efficiency is crucial.This article prove a way to enhance the light extra

13、ction efficiency of device, by a new structureSurface Plasmon Polaritons of metal.In order to enhance the light extraction efficiency , then, on the metal particle surface ,the output beam excitate the plasma, these plasma can absorb the luminous light of dielectric material oscillate. By other stru

14、cture or means, this part of the energy can re-converte into light energy and radiate out .thus, this way can improve the light extraction efficiency.This article, firstly, will introduction the basic theoretical knowledge of the surface plasmon of the metal particles and LED. On the other hand ,by using tools of simulation, we simulate different metal particles with different cycle (duty cycle), different dimensions and different materials to improve the light extraction efficiency, and