AlGaN 기반 심자외선 LED의 낮은 광 추출 효율 문제를 해결하기 위해 플루오르 수지로 밀착 접합한 석영 렌즈 패키지 구조를 설계하여 역전 구조 LED에서 사파이어 기판으로부터 광자가 출사할 때 발생하는 큰 전반사 손실 문제를 효과적으로 해결하였다. 연구 결과, 얇은 계면 플루오르 수지 결합층이 상대적으로 일치하는 굴절률 전이를 형성하여 광자 출사를 극대화할 수 있으며, 전형적인 250nm 심자외선 LED의 출사 광 강도를 28% 향상시켰다. 이를 바탕으로 반사 측벽이 있는 세라믹 패키지 기판을 설계하여 심자외선 LED의 횡자기(TM) 모드 출사광의 추출 및 집광을 향상시켰다. 시뮬레이션 결과, 다양한 파장의 심자외선 LED 모두에서 유의미한 향상이 나타났으며, 대조군 샘플의 50% 미만 전방 출사 효율과 비교할 때 반사형 패키지 기판 도입 후 최대 94%까지 향상되었고, 250nm 이하 파장의 LED에서 더욱 뚜렷한 향상을 보였으며, 이는 TM 모드 발광 비율이 더 높기 때문이다. 최적화된 석영 렌즈 곡률은 LED 출사광의 집광 특성을 효과적으로 제어할 수 있어, 심자외선 LED의 표면 소멸 등 다양한 응용 환경의 광장 분포 요구를 충족할 수 있다.

AlGaN; 심자외선 LED; 광 추출; 패키지 구조