5-1 結論
在本論文中，首先我們成功的利用等效阻抗及阻抗匹配的觀念來解釋可調式濾
波器穿透頻率的漂移以及 Q 值的改變，並且以波動的觀點來探討 LED 的阻抗，我們 在不使用金屬層的情況下，利用厚度及折射率的配合可設計出多層介質結構的等效 折射率實部小於虛部的特性，利用此特性我們可達到 LED 在照明應用上所需的寬頻 寬且寬角度的全內反射鏡，如此 LED 中向下發光至基板的損耗機制可以大大減少，
同時亦可避免金屬的損耗，藉此增加 LED 的出光效率。此外我們也成功利用邊緣濾 波器以及阻抗匹配層達到寬頻寬及寬角度的高穿透率，以提高光的出射效率，並探 討由於此結構的等效阻抗在不同頻率及角度下的變化程度緩和，因此可達到寬頻寬 且寬角度的高穿透結構，並且我們也估算了在此結構下 LED 的出射效率以及出光功 率分布。
5-2 未來工作及結語
由於本論文為理論計算部份，因此未來在實際應用上仍需實驗來加以驗佐證，
並且須克服實驗上如何導電至半導體層的困難，以及材料在長晶時與基板的匹配 性，在實際製作上我們可以製作如圖 5-1 來達成理論設計上的結構。圖 5-1 中我們 將基板改為 GaN，並將 生長在 GaN 的背向，用來克服長晶上的困難，並達 成下部為全內反射鏡 ODR 的結構，而上部則為高穿透結構，其中 ITO 為導電性佳且 高穿透的材料，加入此材料可克服導電方面的困難，因此我們若考量實際製作上的 限制時，在設計則需考慮基板材料的選定以及 ITO 材料的折射率 n=2.0 的影響。此 外在本論文中提到利用邊緣濾波器加上抗反射層的設計方式來達到高穿透率的結
2/ TiO SiO2
構，但此並非最佳化設計，我們應利用等效折射率的計算找到最佳的結構組合。 此
p-pad or ITO 3000Å~5000Å
p-pad or ITO 3000Å~5000Å
TiO2/ SiO2 TiO2/ SiO2
2400Å~2600Å
ITO
90 um 350um 350um
90 um 350um 350um
TiO2 / SiO2
(a) 側面圖 (b)俯視圖 圖 5-1 考慮實際製作之架構圖
Reference
[1] Kato T, Susawa H, Hirotani M, et al. GaAs/GaAlAs surface emitting IR led with bragg reflector grown by MOCVD [J]. J Cryst Growth, 1991, 107: 832.
[2] Yablonovitch E, Huang D M, Gmitter T J, et al. Van der waals bonding of GaAs epitaxial liftoff films onto arbitrary substrates [J]. Appl Phys Lett, 1990, 56: 2419.
[3] Schnitzer I, Yablonovitch E, Caneau C, et al. Ultrahigh spontaneous emission quantum efficiency, 99.7% internally and 72% externally from AlGaAs/GaAs/AlGaAs double heterostructures [J]. Appl Phys Lett, 1993, 62: 131.
[4] Adachi S, Oe K. Chemical etching characteristics of (001)GaAs [J]. J Elcetrochem Soc, 1983, 130: 2427.
[5] Liau Z L, Mull D E. Wafer fusion: A novel technique for optoelectronic device fabrication and monolithic integration [J]. Appl Phys Lett, 1990, 56: 737.
[6] Kish F A, Steranka F M, Defevere D C, et al. Vary high-efficiency semiconductor wafer-bonded transpatent-substrate (AlxGa1-x)0.5In0.5P/GaP light-emitting diodes [J]. Appl Phys Lett, 1994, 64: 2839.
[7] Hofler G E, Vanderwater D A, Defevere D C, et al. Wafer bonding of 50-mm diameter GaP to AlGaInP light-emitting diode wafers [J]. Appl Phys Lett, 1996, 69(6):
803.
[8] Benisty H, Deneve H, Weisbnch C. Impact of planar microcavity effects on light extraction-Part I: bacic concepts and analytical trends [J]. IEEE J Quantum Elcetron, 1998, 34(9): 1312.
[9] Krames M R, Ochiai-Holcomb M, Hofler G E, et al. High-power truncated-inverted-pyramid (AlxGa1-x)0.5In0.5P/GaP light-emitting diodes exhibiting>50% external quantum efficiency [J]. Appl Phys Lett, 1999, 75: 2365.
[10] Nieto-Vesperinas M, Sanches-Gil J A. Light scattering from a random rough interface with total internal reflection [J]. J Opt Soc Am A, 1992, 9: 424.
[11] Schnizer I, Yablonovitch E, Caneau C, et al.. 30% External quantum efficiency from
surface textured thin-film light-emitting diodes [J]. Appl Phys Lett, 1993, 63(16):
2174.
[12] Gardner N F, Chui H C, Chen E I, et al. 1.4x Efficiency improvement in transpatent-substrate (AlxGa1-x)0.5In0.5P light-emitting diodes with thin(≤
2000Å )active regions [J]. Appl Phys Lett, 1998, 74(15): 2230.
[13] Windisch R, Rooman C, Meinlschmidt S, et al. Impact of texture-enhanced transmission on high-efficiency surface-textured light-emitting diodes [J]. Appl Phys Lett, 2001, 79(15): 2315.
[14] Jelena Vuckovic, Marko Loncar, Axel Scherer. Surface plasmon enhanced light-emitting diode [J]. IEEE J Quantum Electron, 2000, 36(10): 1131.
[15]Alexei A. Erchak,a) Daniel J. Ripin, Shanhui Fan, et al. Enhanced coupling to vertical radiation using a two-dimensional photonic crystal in a
semiconductor light-emitting diode. Appl Phys Lett,2001,78(5):563
[16]王昭龍,＂一維光子晶體在可調式濾波器與色散補償器之設計＂,國立交通大學 ,碩士論文(2006)
[17] Th. Gessmanna) and E. F. Schubert, J. Appl. Phys. V.95, 2203 (2004) [18]Jong Kyu Kim, Thomas Gessmann, Hong Luo, and E. Fred Schuberta), Appl Phys Lett,2004,84(22):4508
[19] Jong Kyu Kim, J.-Q. Xi, Hong Luo, and E. Fred Schuberta, Appl Phys Lett,2006,89:
141123
[20]K. V. Popov, J. A. Dobrowolski, A. V. Tikhonravov, and B. T. Sullivan, Appl. Opt.
36, 2139 ~1997
[21]J. Xu, H. Fang, and Zh. Lin, J. Phys. D 34, 445 ~2001
[22]Y. Fink, J. N. Winn, S. Fan, Ch. Chen, J. Michel, J. D. Joannopoulos, and E. L.
Thomas, Science 282, 1679 ~1998!.
[23]H.A.Macleod ,”Thin-film optical filters”,ch6. Edge filters