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发光二极管(LED)作为一种高效环保的绿色固态光源,被广泛应用于各个领域,但出光效率较低的问题也限制了其大规模的使用。因此,科研工作者们对于这个问题做了各种研究,也取得了不错的效果,其中主要以用光子晶体提高LED的出光效率的研究成果较为显著。但是,之前大都运用完整光子晶体来提高发光二极管的光提取效率,较少用到带微腔的光子晶体。然而,如果在这些完美表面光子晶体中引入点缺陷,以形成表面光子晶体微腔,则由于表面微腔对光的强局域效应,很可能对LED的光提取效率和空间分布产生较为显著的影响。本文在此基础上提出并研究了一种基于表面微腔光子晶体的LED,利用多个谐振腔出射光之间的相干耦合作用产生beaming准直效应,从而在提高光提取效率的同时,出射光的空间指向性也得到改善。通过对表面光子晶体LED结构的优化设计,使得表面微腔光子晶体LED的光提取效率较完整光子晶体LED的提高了77%,而较普通平板LED的提高了1.8倍以上。同时,微腔光子晶体LED相对普通LED和完整光子晶体LED具有更加明显的远场能量汇聚效应,让出射光具有更好的空间指向性。在提出并研究这种表面微腔光子晶体LED的过程中,主要运用了光子晶体的禁带效应、光子局域效应和光栅衍射效应。为了设计并优化这种高效LED的结构,本研究工作首先通过仿真实验明确光子晶体的禁带和光子局域特性和其主要结构参数的关系,得到结论:随着光子晶体晶格常数的增大,禁带频率中心逐渐减小,同时在一定范围内,禁带宽度也随着减小;随着光子晶体占空比的增大,光子晶体的禁带中心频率逐渐减小,同时会出现多禁带的现象,当占空比增大到一定程度会表现出很窄的禁带甚至没有禁带效应;随着微腔缺陷中心介质柱半径的增大,微腔中心频率逐渐减小,同时中心频率对应的归一化功率也有减小的趋势。通过这些规律设计并优化了这种表面微腔光子晶体LED结构,并达到了显著的光提取特性效果。