倒装LED芯片的纳米级图形化Al2O3‑SiO2复合材料衬底设计
摘要
在高分辨率发光二极管（LED）显示技术中，图形化衬底的设计对于提升LED芯片性能至关重要。目前，传统微米级图形化蓝宝石衬底（PSS）在小尺寸LED芯片应用中面临光提取效率（LEE）低和光调控不均匀等挑战，因此，优化纳米级图形化衬底的设计显得尤为重要。聚焦于倒装LED芯片的纳米级图形化Al2O3-SiO2复合材料衬底（MMS）的设计，以填补这一研究空白。通过波动光学方法对不同尺度的MMS进行透射率模拟，揭示纳米级图形化结构在增强LEE方面的机制。此外，采用蒙特卡罗光线追踪方法模拟并计算不同材料和尺寸的图形对LEE和发光角的影响，从而设计出性能最优的纳米级MMS。所设计的圆锥形图形阵列呈六角密排，周期为1.0 μm，图形直径范围为800~900 nm，高度范围为550~650 nm。结果显示：纳米级MMS上的倒装LED芯片在轴向出光方面较传统微米级MMS提高47.15%；与同尺寸的纳米级PSS和平面蓝宝石衬底相比，纳米级MMS上的倒装LED芯片的轴向LEE分别提高9.85%和112.53%，发光角较纳米级PSS减小7.46%。最后，利用柔性纳米压印技术（NIL）和感应耦合等离子体（ICP）刻蚀技术制备纳米级MMS。为纳米级MMS在高分辨率LED自发光显示中的应用提供重要的理论和实验依据，证明其在该领域的发展潜力。
引用本文（GB/T 7714）
冼程曦 Xian Chengxi, 张剑桥 Zhang Jianqiao, 王子荣 Wang Zirong, 等. 倒装LED芯片的纳米级图形化Al2O3‑SiO2复合材料衬底设计[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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