由于LED具有電光轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),以GaN基LED為主的半導(dǎo)體照明近年來(lái)發(fā)展非常迅猛,各種應(yīng)用層出不窮,當(dāng)前在全球能源緊張和 “節(jié)能減排”的大環(huán)境下,國(guó)家非常重視。但這也給LED芯片提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求,GaN基LED雖經(jīng)過(guò)了近20年的研究和發(fā)展,但仍存在一些問(wèn)題,主要是電光轉(zhuǎn)換效率還需要進(jìn)一步提高,芯片成本需不斷降低等問(wèn)題,如何系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一個(gè)性能良好的大功率LED芯片是一個(gè)很有價(jià)值的研究課題。

　　本文全面地研究了GaN 基大功率LED 的芯片設(shè)計(jì)，主要分為兩個(gè)部分，一是芯片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以提高取光效率，二是芯片電極的設(shè)計(jì)以獲得良好的電流注入和電流密度分布，并最后在實(shí)驗(yàn)中得到了一些證實(shí)。

　　本論文所做的工作主要有：

　　(1) 基于光線追跡的方法，全面地分析了正裝芯片、倒裝芯片和垂直芯片三種典型LED 芯片的取光效率及其潛力，并系統(tǒng)地分析了四種提高LED 芯片取光效率的有效途徑。設(shè)計(jì)了兩種有特定溝槽的LED 芯片結(jié)構(gòu)，并在模擬分析中證實(shí)了其可以有效地提高LED 芯片的取光效率，提升比例最高可達(dá)到100%以上。

　　(2) 利用軟件SimuLED，較全面地分析了LED 芯片電流擴(kuò)展的基本情況，特別是電極圖案與芯片電流密度分布的關(guān)系，以及不同的電流密度分布對(duì)芯片電光性能的影響，得出了一些大功率LED 芯片電極設(shè)計(jì)的基本原則。基于上述的基本原則，為本文設(shè)計(jì)的有特定溝槽的LED 芯片制定了相應(yīng)的電極方案。

　　(3) 通過(guò)一整套芯片制作工藝，先后研制了兩套芯片，并測(cè)試了芯片的結(jié)構(gòu)特征和電光性能，并與模擬結(jié)果對(duì)比分析了其中的問(wèn)題，討論了下一步需要繼續(xù)改進(jìn)的地方。

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