LED发光效率的多物理场仿真研究.doc

摘要：LED具有体积小、功耗低、寿命长及环保等优点，业界认为它们是推动21世纪照明革命并取代传统照明设备的优势产品。是一种可以将电能转化为光能的半导体发光器件。随着LED技术的飞速发展以及能源危机的日益严重，全球的LED产业很快发展了起来。虽然LED产业在过去的十年内发展迅速，但是由于我国起步较晚以至于LED产业整体水平仍然偏低。中国LED产业由于技术标准缺乏、检测手段缺乏和产品质量的不均衡阻碍了其发展。评估LED技术水平和检测LED产品质量的主要技术指标是LED发光效率。

本文主要运用 InGaN/AlGaN 双异质结构器件通过COMSOL多物理场仿真软件来仿真LED发光效率，主要步骤是建立模型，设置材料，设置热耦场合，划分网格，计算和处理数据。双异质结构设计有助于最大限度地提高LED器件的效率。通过将 InGaN 层的总光子发射率绘制成驱动电流的函数来显示LED 的光效下降效应；还通过俄歇复合模型和阱辅助复合模型来解释分析影响LED光效降低的原因。

结果表明，电流密度增加时效率下降。为了在不降低LED光效的情况下提高光子的总发射率，器件面积必须增加。为了消除或降低LED的发光效率，可以通过驱动电流提高LED的亮度。 同时，半导体对于给定光输出的需求将会减少，从而提高光效。

关键词LED发光效率，COMSOL多物理场仿真，俄歇复合，阱辅助复合

目录

摘要

Abstact

第一章 绪论-4

1.1 研究背景-4

1.1.1 LED的发展历史-5

1.1.2 LED在照明领域中的应用-7

1.1.3 LED国内外研究进展-9

1.2 研究意义-10

1.3 研究方法与研究内容-10

第二章 发光二极管（LED）及其研究方案-12

2.1 LED基本结构及发光原理-12

2.1.1 基本结构-12

2.1.2 LED发光原理-12

2.2 LED光电技术参数-14

2.2.1电学参数-14

2.2.2光学参数-14

2.3 仿真建模软件COMSOL Multiphysics-15

2.3.1 COMSOL Multiphysics软件的特点：-16

2.3.2 COMSOL Multiphysics软件的基本操作步骤：-16

2.4 研究方案-16

2.5设置实验材料-16

第三章 研究结果与讨论-18

3.1 热传递基本原理-18

3.1.1 热传导原理-18

3.1.2 热对流原理-19

3.1.3 热辐射原理-19

3.2 仿真结果与分析-19

3.2.1 仿真建模结果-19

3.2.2 优化LED的光输出效率-23

第四章 结论-29

参考文献-30

致谢-31