近年来,金属卤素钙钛矿材料因其优异的光电性能而受到了人们广泛的关注。该材料具有较高的光致发光量子产率(photoluminescence quantum yield,PLQY),较窄的发光带隙,较好的发光色彩纯度和全可见光范围可调的电致发光光谱,这些性质使得钙钛矿发光二极管(perovskite light-emitting diodes,PeLED)成为了下一代平板显示和固态照明的理想器件。近三年来,随着人们对PeLED器件结构和钙钛矿发光层材料的优化,报道的PeLED的外量子效率可高达11.7%,逐渐接近常规有机发光器件(organic light-emitting diodes,OLED)的水平。尽管PeLED在现阶段效率和器件制备方面飞速发展,器件的整体发光效率仍然处于较为初级的阶段,人们需要对PeLED的效率进一步提升,稳定性进一步优化以使其可以真正应用于大规模的工业生产。对于常规的平面PeLED而言,人们对器件内部的各种光学损失机理的理解并未清晰,通常来说,这些内部光学损失模式包括由各层材料折射率不匹配带来的基底模式(substrate mode),波导模式(waveguide mode),两侧金属电极带来的表面等离子体激元模式(surface plasmon polaritons,SPPs)和金属吸收模式等。为了细致而准确地分析器件内部的各种光学损失模式,我们使用了时域有限差分方法(finite difference time domain method,FDTD)搭建了 PeLED 的光学仿真模型。在该模型中,我们考虑了发光偶极子的空间转向和其辐射跃迁过程中受到的周边环境的影响(Purcell effect),同时将器件中各层厚度、材料折射率等参数进行优化。接下来我们使用参数扫描方法分析了常规PeLED可达到的最大光提取效率,以及在整个可见光范围内的各种光学损失模式。另一方面,在对器件内部各种损失模式的定量分析之后,器件光提取效率的进一步优化也是我们关注的重要方面。这里,我们使用参数扫描同时改变PeLED中电子传输层(electron transporting layer,ETL)和空穴传输层(hole transporting layer,HTL)的厚度或折射率,对器件理论上最高可达的光提取效率进行了研究,并结合编写的MATLAB计算程序,对计算结果用轮廓图等高线的方式进行了表征。此外,对于PeLED的光学仿真而言,其结果的可靠性和仿真方法的可行性分析也是我们在本论文中需要着重关注的方面。这里,我们利用了基于CPS模型的Setfos方法对先前的FDTD计算结果进行了验证,主要包括前面的厚度和折射率的参数扫描结果以及各种光学损失模式的波长依赖性。验证结果表明两种仿真方法对PeLED的光学分析有着较好的对应,更进一步说明了我们提出的FDTD方法的可行性。综上所述,我们提出了一种基于FDTD方法定量分析PeLED光学损失模式的模型,并着重阐释了各种可以进一步提高PeLED光提取效率的方法。对于常规的平面PeLED,其在蓝光480 nm,绿光520 nm和红光620 nm处的光提取效率为9.4%,12.6%和21.9%。同时,通过进一步调控器件中ETL和HTL的厚度或折射率,PeLED的最大光提取效率最高分别可达12.0%,17.5%和31.2%。最后我们使用CPS模型对上述结果进行了验证,表明我们的FDTD模型对PeLED的光提取效率定量分析具有通用可行的理论指导意义。