Um das Problem der niedrigen Energieeffizienz von Siliziumchips mit kleinen Pixelgrößen und der unzureichenden Genauigkeit der skalarer Beugungstheorie zu lösen, wurde eine Studie zur genauen Berechnung und Optimierung der Energieeffizienz von Siliziumchips durchgeführt. Mit der skalarer Beugungstheorie und der Finite-Difference-Time-Domain-Methode (FDTD) wurde die Energieeffizienz von Siliziumchips berechnet, und ein 532 nm Lasertestsystem wurde zur experimentellen Validierung aufgebaut. Ein λ/4-Typ Mehrschicht-Dielektrikum-Hochreflektionsfilm wurde aus TiO₂/SiO₂-Materialien entworfen, und mittels FDTD-Simulation wurde der Einfluss der Schichtperiodenzahl und der Arbeitswellenlänge auf die Optimierung der Energieeffizienz analysiert. Die Forschungsergebnisse zeigen: Für die gängigen Pixelgrößen (Pixelperiode 2 bis 8 μm) von Siliziumchips liegt die absolute Abweichung zwischen der mit der FDTD-Methode berechneten und der experimentell ermittelten Energieeffizienz unter 1 %; das Beschichten mit Mehrschicht-Dielektrikum-Filmen kann die Energieeffizienz des Chips effektiv verbessern, und wenn die Anzahl der Periodeneinheiten des Reflexionsfilms 5 erreicht, liegt die Energieeffizienz aller Pixelgrößen im Wellenlängenbereich von 450 bis 625 nm über 95 %.

Siliziumchip;Beugungseffizienz;Energieeffizienz;Finite-Difference-Time-Domain-Methode;Mehrschicht-Dielektrikum-Hochreflektionsfilm