Um das Problem der geringen Lichteffizienz von tief-ultravioletten LEDs auf AlGaN-Basis zu lösen, wurde eine Gehäusestruktur mit einer Quarzlinsenkapselung entworfen, die durch Fluorharz fest verbunden ist und effektiv die Verluste durch interne Totalreflexion von Photonen am Saphirsubstrat bei Flip-Chip-LEDs reduziert. Untersuchungen zeigen, dass eine relativ dünne Fluorharz-Bindeschicht einen relativ angepassten Übergang des Brechungsindex bildet, wodurch die Photonaustrittsrate maximiert wird; die typische Lichtintensität einer 250-nm-tief-ultravioletten LED kann dadurch um 28 % erhöht werden. Darauf aufbauend wurde ein keramisches Gehäuse-Substrat mit reflektierenden Seitenwänden entworfen, um die Extraktion und Konzentration des transversalen magnetischen (Transverse Magnetic, TM) Modus-Lichtes bei tief-ultravioletten LEDs zu verbessern. Simulationsergebnisse zeigen deutliche Verbesserungen bei tief-ultravioletten LEDs verschiedener Wellenlängen; im Vergleich zu einer Vorwärtslichtausbeute von weniger als 50 % bei Kontrollproben kann durch Einführung des reflektierenden Gehäuse-Substrats ein Maximum von 94 % erreicht werden, wobei die Verbesserung bei LEDs mit Wellenlängen unter 250 nm aufgrund eines höheren Anteils an TM-Modus-Emissionen deutlicher ausfällt. Die weitere Optimierung der Krümmung der Quarzlinse ermöglichte eine effektive Steuerung der Lichtfokussierungseigenschaften, sodass die Anforderungen an die Lichtfeldverteilung in verschiedenen Anwendungen tief-ultravioletter LEDs wie Oberflächeninaktivierung erfüllt werden.

AlGaN;tief-ultraviolette LED;Lichtextraktion;Gehäusestruktur