三維結構石英透鏡提高DUV-LED的發光效率

深紫外LED（DUV-LED）具有環保無汞、壽命長、功耗低等優勢，在殺菌消毒、生化檢測、醫療健康等領域具有重要的應用價值。然而，由于光提取效率（LEE）的限制，DUV-LED出光效率較低（外量子效率不足10%），嚴重影響了DUV-LED的應用效能。此外，AlGaN基DUV-LED出光沿著垂直芯片表面的方向傳播，導致大量光子需要從芯片側壁提取，易被封裝基板腔體（圍壩）吸收，嚴重降低了DUV-LED封裝的光提取效率。因此，增強DUV-LED側壁光提取仍是一個挑戰。

華中科技大學陳明祥教授團隊（先進電子封裝技術團隊）和深圳信息職業技術學院王新中教授團隊（信息技術研究所）合作，采用三維結構石英透鏡封裝DUV-LED，增強了DUV-LED的光提取能力，提高了DUV-LED器件的出光效率，三維結構石英透鏡封裝DUV-LED制備工藝流程如圖1所示。通過建立三維石英透鏡封裝的DUV-LED光學模型，模擬分析了DUV-LED的輸出光功率、輸出光分布曲線、輸出光能密度分布等；接著開展了DUV-LED三維結構石英透鏡封裝實驗和性能測試。在140 mA下，與現有平面石英透鏡封裝相比，三維石英透鏡封裝使DUV-LED輸出光功率提高了25.93%，且光輸出角度提高到了153.2°。研究表明，采用三維結構石英透鏡封裝能夠顯著增強DUV-LED的側壁光提取，為提高DUV-LED的出光效率開辟了新思路。

圖1 三維結構石英透鏡封裝DUV-LED制備工藝流程

為了評價三維結構石英透鏡對DUV-LED發光性能的影響，仿真模擬了三維石英透鏡和平面石英透鏡封裝DUV-LED的側壁發射和頂側發射的輸出光功率。結果表明，三維石英透鏡可以更高效地提取DUV-LED側壁發光，且2種結構的頂部發光提取非常接近。……