由于LED具有電光轉換效率高、壽命長和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,以GaN基LED為主的半導體照明近年來發(fā)展非常迅猛,各種應用層出不窮,當前在全球能源緊張和 “節(jié)能減排”的大環(huán)境下,國家非常重視。但這也給LED芯片提出了更高的標準和要求,GaN基LED雖經過了近20年的研究和發(fā)展,但仍存在一些問題,主要是電光轉換效率還需要進一步提高,芯片成本需不斷降低等問題,如何系統(tǒng)地設計一個性能良好的大功率LED芯片是一個很有價值的研究課題。

　　本文全面地研究了GaN 基大功率LED 的芯片設計，主要分為兩個部分，一是芯片結構的設計以提高取光效率，二是芯片電極的設計以獲得良好的電流注入和電流密度分布，并最后在實驗中得到了一些證實。

　　本論文所做的工作主要有：

　　(1) 基于光線追跡的方法，全面地分析了正裝芯片、倒裝芯片和垂直芯片三種典型LED 芯片的取光效率及其潛力，并系統(tǒng)地分析了四種提高LED 芯片取光效率的有效途徑。設計了兩種有特定溝槽的LED 芯片結構，并在模擬分析中證實了其可以有效地提高LED 芯片的取光效率，提升比例最高可達到100%以上。

　　(2) 利用軟件SimuLED，較全面地分析了LED 芯片電流擴展的基本情況，特別是電極圖案與芯片電流密度分布的關系，以及不同的電流密度分布對芯片電光性能的影響，得出了一些大功率LED 芯片電極設計的基本原則?；谏鲜龅幕驹瓌t，為本文設計的有特定溝槽的LED 芯片制定了相應的電極方案。

　　(3) 通過一整套芯片制作工藝，先后研制了兩套芯片，并測試了芯片的結構特征和電光性能，并與模擬結果對比分析了其中的問題，討論了下一步需要繼續(xù)改進的地方。

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