Светодиоды с объёмными четвертьволновыми резонаторами.

Материал от компании Кафедра светотехники МЭИ(ТУ)

Аналогичный СДМ со штырями квадратного сечения был рассмотрен в [3]. Проведенные электродинамические расчёты, выполненные доцентом МЭИ Курушиным А.А., показали, что МШС с круглыми штырями обладает более высоким значением собственной добротности. Аналогичные КД были представлены в докладе Журавлёва [4], где отмечалось, что полупроводниковая структура с GaN квантовыми точками в матрице AlN выращивалась на сапфировой подложке методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

На рис. 3 схематически изображён ещё один вариант СДМ на основе ОР с КД, который содержит цилиндрические четвертьволновые резонаторы, использующие низший ВК Н111. Резонаторы выполнены в виде цилиндрических углублений в медной пластине. Система состоит из цепочек связанных резонаторов (ЦСР), простирающихся вдоль электрических силовых линий. КД расположены через один резонатор в синфазных электромагнитных полях.

Расчёты размеров этих резонаторов выполняются по известным (см., например, [5]) формулам для волноводной λв и критической λкр длин волн в круглом волноводе с волной типа Н11:


Диаметры резонаторов и их длины взаимосвязаны. При изменении диаметра необходимо изменить длину резонатора для сохранения резонансной длины волны.

Размеры четвертьволновых резонаторов для различных длин волн диапазона видимого света, рассчитанные по приведенным формулам, представлены в табл. 1 для двух вариантов, когда все резонаторы имеют одинаковые диаметры при разных длинах или одинаковые длины при разных диаметрах.

На рис.3 показаны резонаторы для синих и красных КД с разными диаметрами при одинаковой длине. Например, как видно из табл.1, возможен вариант: D1 = 304 нм, D2 =482 нм, l = λв/4 = 250 нм, h = 10 нм и L1 = L2 = 750 нм.

	GaN	InGaN	ALInGaP	ALInGaP	ALGaAs
Длина волны	460	525	605	615	635
Цвет	синий	зелёный	янтарный	оранжевый	красный
Диаметр D одинаковый	400
Критическая длина волны	682
Длина	156	206	328	356	435
Диаметр D одинаковый	500
Критическая длина волны	852.5
Длина	137	167	215	222	238
Длина одинаковая	250
Диаметр D	304	362	446	457	482

Из приведенной таблицы 1 также видно, что в СДМ с одинаковыми диаметрами четвертьволновых цилиндрических резонаторов на ВК Н111 для синих и красных КД можно использовать следующие размеры: D = 400 нм, l1 = 156 нм, l2 = 435 нм, h = 10 нм и L = 700 нм. Заметим, что добавление красных КД к синим при наличии люминофора позволяет повысить индекс цветопередачи СДМ белого свечения.