具多重量子井結構之高功率LED晶片電熱光耦合研究(2/3)

發光二極體（LED)有相當廣泛地應用，如:顯示背光、通訊、醫療、 標示和一般照明等等。如何提升LED效率及降低開發時間與成本，對LED之 發展是非常重要。因此，本計晝將發展具備探討LED内部微觀物理現象之三 維數值模擬方法，搭配實驗量測設備，從巨觀的角度探討數值模型的正確性， 使模擬與實驗的結果能夠互相印證，進而探討LED晶片之電、熱、光之特性， 提出改進LED晶片效率之方法。本計晝將建立包含半導體微結構，如電流阻檔層、MQW、n/p-GaN層等 的三維數值分析模型，以進行LED電、熱與光的模擬。電熱場係由能量守恆 原理與半導體方程組(泊松方程與漂移-擴散方程式)所建構的數學模型來描 述，藉由有限元素法來求解，進而探討内部元件物理性質，如電子傳輸、電子 與電洞流密度分布、電流聚集、漏電流、自熱效應、電流溢流以及輻射與非輻 射複合等特性，並分析各項參數與溫度對電性的影響。光學特性則運用蒙地卡 羅法進行光追跡，以計算光的分布及離開LED之光能。在分析過程中，内部 量子效率和熱源，可藉由輻射和非輻射複合進行計算，而外部量子效率則可使 用電致發光量測系統進行測量。計晝中也將針對微結構尺寸與掺雜等進行分 析，探討其對整個晶片的影響。最後，本計晝將利用數值模型提高内部量子效 率，減少效率下降，並設計具有高功率與高效率的新型LED晶片。