Mikro-Leuchtdioden (Micro-LEDs) zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften wie hohe Helligkeit, hohen Kontrast, geringen Energieverbrauch und schnelle Reaktionszeiten aus und werden daher häufig in Außenanzeigen, Augmented Reality und Virtual Reality eingesetzt. Die Miniaturisierung von Micro-LEDs bringt jedoch Herausforderungen bei der Kontrolle der räumlichen Verteilung der Lichtintensität mit sich. Zur Steigerung der Lichteffizienz wird oft die Technologie des strukturierten Saphirsubstrats (Patterned sapphire substrate, PSS) verwendet, bei der die Lichtausbeute durch mikrostrukturierte Einheiten optimiert wird. Bei großen LEDs hat das PSS einen geringen Einfluss auf die räumliche Verteilung der Lichtintensität, bei mikrostrukturierten Micro-LEDs ist der Effekt jedoch signifikant. In dieser Arbeit wird mittels Strahlenverfolgung die räumliche Verteilung der Lichtintensität von PSS Micro-LEDs unterschiedlicher Größe bei verschiedenen Array-Verschiebungen bei einer Emissionswellenlänge von 460 nm systematisch untersucht, die Asymmetrierate der Lichtintensitätsverteilung quantifiziert und das Phänomen erklärt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit abnehmender Größe der Einfluss des PSS auf die räumliche Verteilung der Lichtintensität zunimmt. Bei einer Größe von 3 μm × 5 μm beträgt die Asymmetrierate der räumlichen Lichtintensitätsverteilung auf der y- und x-Achse 3,06 % bzw. 4,22 %, was die Gleichmäßigkeit der Lichtemission von Micro-LEDs beeinflusst. Diese Studie bietet theoretische Unterstützung für das optimierte Design von Micro-LEDs in Display-Anwendungen.

Micro-LED;strukturiertes Saphirsubstrat (PSS);Asymmetrierate