پیشنهاد یک طرح جدید به‌منظور افزایش بازده دیود گسیل نور گالیم نیتراید مبتنی بر بلور فوتونی

نویسندگان

دانشکده مهندسی - دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

بازتاب داخلی کلی نور یکی از پدیده‌هایی است که باعث کاهش بازده دیود گسیل نور می‌شود. در این مقاله، با به‌کارگیری بلورهای فوتونی مبتنی بر حفره و کاهش بازتاب داخلی کلی نشان داده شد که بازده یک دیود گسیل نور GaN را می‌توان بیش از دو برابر افزایش داد. با بهره‌گیری از روش تفاضل محدود حوزه زمان و استفاده از 15 دوره تناوب با ثابت شبکه nm 680، ارتفاع حفره nm 210 و نسبت طول حفره به ثابت شبکه 0.5 به ازای طول موج nm 400، بازده افزاره تا 2.1 برابر افزایش یافت. شبیه‌سازی و مقایسه نتایج به‌دست‌آمده از آن به ازای طول موج‌های 400 و 465 نانومتر با پژوهش‌های دیگر نشان داد که به‌کارگیری افزاره پیشنهادی، امکان دست‌یابی به بازده بیش‌تری را فراهم می‌سازد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Proposal a New Design to Efficiency Enhancement of GaN Light-Emitting Diode Based on Photonic Crystal

نویسندگان [English]

  • S. Sajjadnia
  • M. Soroosh
  • K. Ansari Asl
Faculty of Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Total internal reflection of light is a phenomena which reduces the efficiency of a light emitting diode. In this paper, by using hole type photonic crystals and reducing total internal reflection, it was shown that one can increase the efficiency of a GaN light emitting diode by 2 fold. With help of finite difference time domain method and using 15 periods of air holes with lattice constant, height, length to lattice constant ratio equal to 680 nm, 210 nm and 0.5 respectively, at wavelength of 400 nm the efficiency was increased by 2.1 factor. The simulation and comparing the obtained results for wavelength of 400 and 465 nm, with previous works showed that by using the proposed device it is possible to obtain better efficiencies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photonic crystal
  • finite difference time domain
  • light emitting diode
  • GaN

مراجع

[1] یاسر عظیمی، وحید هاشمی‌فرد و جمشید باقرزاده, «تشخیص توزیع‌شده و مشارکتی حمله کرم‌چاله در شبکه‌های حسگر بی‌سیم،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز،
دوره 46، شماره 4، صفحه 206-196، 1395.
[2] سعید پاشازاده، «مطالعه تحلیلی دو رویکرد حرکت عملگرها در شبکه‌های حسگر و عملگر بی‌سیم،» مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 4، صفحه 64-50، 1395.
[3] H. L. Ge, C. Xu, K. Xu, M. Xun, J. Wang and J. Liu, “Enhanced performance of photonic crystal GaN light-emitting diodes with graphene transparent electrodes,” Nanoscale Research Letters, vol. 10, no. 1, pp. 1-5, 2015.
[4] Y. Fan and X. Wang, “High Light Extracting Efficiency of Gan-Based LED Based on Photonic Crystal,” Procedia Engineering, vol. 29, pp. 2332-2336, 2012.
[5] D. Aurélien, F. Tetsuo, S. Rajat, M. Kelly, N. Shuji, S. P. Denbaars, H. Evelyn L., W. Claude and B. Henri, “Photonic-crystal GaN light-emitting diodes with tailored guided modes distribution,”Applied Physics Letters, vol. 88, no. 6, p. 061124, 2006.
[6] W. N. Carr and G. E. Pittman, “One‐watt GaAs p‐n junction infrared source,” Applied Physics Letters, vol. 3, no. 10, pp. 173-175, 1963.
[7] T. Fujii, Y. Gao, R. Sharma, E. L. Hu, S. P. DenBaars and S. Nakamura, “Increase in the extraction efficiency of GaN-based light-emitting diodes via surface roughening,” Applied Physics Letters, vol. 84, no. 6, pp. 855-857, 2004.
[8] D. H. Long, I. k. Hwang and S. W. Ryu, “Design Optimization of Photonic Crystal Structure for Improved Light Extraction of GaN LED,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, no. 4, pp. 1257-1263, 2009.
[9] J. J. Wierer, M. R. Krames, J. E. Epler, N. F. Gardner, J. R. Wendt, M. M. Sigalas, S. R. J. Brueck, D. Li and M. Shagam, “III-nitride LEDs with photonic crystal structures,” Proc. SPIE, vol. 5739, pp. 102-107, Bellingham, WA, 2005.
[10] H. K. Cho, J. Jang, J.-H. Choi, J. Choi, J. Kim, J. S. Lee, B. Lee, Y. H. Choe, K.-D. Lee, S. H. Kim, K. Lee, S.-K. Kim and Y.-H. Lee, “Light extraction enhancement from nanoimprinted photonic crystal GaN- based blue lighte-emitting diodes,” Optics Express, vol. 14, no. 19, pp. 8654-8660, 2006.
[11] H. W. Liu, Q. Kan, C. X. Wang, H. Y. Hu, X. S. Xu and H. D. Chen, “Light Extraction Enhancement of GaN LED with a Two-Dimensional Photonic Crystal Slab,” Chinese Physics Letters, vol. 28, no. 5, p. 054216, 2011.
[12] A. G. Kaya, Enhancing Light Extraction Efficiency of InGaN/GaN Multi Quantum Well Light Emitting Diodes With Embedded Two Dimensional Photonic Crystal Structures, Msc Thesis, University of Bilkent, Ankara, Turkey, 2010.
[13] D. M. Sullivan, Electromagnetic Simulation Using the FDTD Method, 2ed, Wiley-IEEE Press, 2013.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار