基于荧光陶瓷及纳米光栅的白光LED偏振出光研究

摘要

白光二极管（LED）作为一种高光效、长寿命光源，在固态照明、液晶显示等领域具有广泛的应用。在白光 LED日益发展的同时，偏振白光光源作为普通白光的一种功能上的扩展，在CCD偏振成像、光学存储、光通信、光电探测、平板显示背光等方面具有特殊的应用。本文主要研究基于荧光陶瓷及纳米光栅的GaN基白光LED的偏振出光特性、结构设计及制作技术，主要工作包括：
　　（1）提出了一种基于荧光陶瓷和纳米光栅集成的GaN基白光LED新型复合结构，能在450nm~650nm光谱范围内实现高偏振度白光出射。这种结构在荧光陶瓷表面引入一层低折射率氟化镁过渡层，在过渡层表面集成介质/金属复合纳米光栅结构。低折射率过渡层的引入可以有效的提高结构的透过率和偏振消光比。利用时域有限差分法进行了数值模拟，详细分析了该结构各参数对白光偏振性能的影响，获得了结构的优化设计参数。
　　（2）进行了新型GaN基白光LED的制备和实验测量研究。利用纳米压印及反应离子束刻蚀工艺，实验制备了荧光陶瓷基底上周期150nm，有效面积达20mm×20mm的介质/金属复合纳米光栅结构。将此荧光陶瓷复合纳米光栅结构与蓝光GaN LED集成实现白光LED器件。搭建了偏振特性检测系统，对白光LED进行了偏振出光测量。测试结果表明，实验制备的基于荧光陶瓷及纳米光栅结构的偏振白光 LED在450nm~650nm可见光范围内的消光比大于20dB，TM波透过率高于60％。同时，还对偏振出光的角度适应性进行了测量。测量结果表明，消光比在±60°的范围内均大于20dB，具有很好的角度适应性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 白光LED研究现状

1.3 偏振LED研究现状

1.4 偏振白光研究现状

1.5 本文的主要研究内容

第二章 纳米光栅的理论及设计方法

2.1 等效介质理论

2.2 表面等离子激元的概念和特性

2.3时域有限差分 （FDTD）

2.4本章小结

第三章 基于纳米光栅及荧光陶瓷的偏振白光LED理论设计

3.1引言

3.2高效偏振白光LED理论设计

3.3本章小结

第四章 集成式GaN基偏振白光LED实验研究

4.1引言

4.2实验工艺流程介绍

4.3实验制备

4.4本章小结

第五章 GaN基白光LED偏振特性测量

5.1偏振测试原理

5.2偏振白光LED角度适应性检测

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢