引言

　　白光LED作为一种新型全固态照明光源，越来越受到世界多国的重视。因其有众多的优点、广阔的应用前景和潜在的市场，被认为是21世纪的绿色照明光源， 已获得各国政府的大力支持，并寄予厚望。由于白光LED价格昂贵且性能尚未达到一般照明要求，目前白光LED照明的市场份额尚小。

　　LED作为一种光源，衡量它的一个重要标准就是光电转换率，且由公式η_ex=η_in*C_ex(式中η_in内量子效率，C_ex是逃逸率)可看出这种效率取决于内部和外部量子效率。一般来说，要提高LED的发光效率，可以从内外部量子效率着手，但由于目前各国对原材料和其内部结构的探索以及工艺和技术的相对成熟，其内量子效率已经可以达到99%以上”’，因而通过提高内量子效率来提高LED的发光效率的己进入瓶颈，关键问题则在于如何来提高外量子效率上。近年来，人们一直在如何提高外量子效率的问题上深入研究，下面介绍提高外量子效率常用的方法和新近的研究进展。

　　1、提高外量子效率的方法

　　1.1、表面微粗化技术

　　表面粗化技术主要解决半导体出射面材料折射率(平均3.5 )大于空气折射率而使入射角大于临界角的光线发生全反射无法出射所造成的损失，通过粗化处理材料表面，使之行成不规则的凹凸，减少多量子阱内产生的光在材料与空气界面的全反射，从而提高LED的取光效率。

　　H.W.Huang 等人利用激光辐照的方法在传统的InGaN/GaN发光二极管上部p-GaN表面形成纳米级粗糙层，经过表面粗化处理后，p-GaN表面均方根粗糙度由2.7nm增加到13.2nm。结果显示，亮度提高了25%，压降从3.55V下降到3.3V，系统电阻下降了29%。加州大学的1.Schnitzer和E.Yablon-ovitch提出用自然光刻法，就是先用旋转镀膜的方法将直径300nm的聚苯乙烯球镀在LED的表面，这些小球遮挡一部分表面，然后用等离子腐蚀的方法将未遮蔽的表面腐蚀到深度为170nm左右，形成了粗糙的LED表面。该技术已广泛使用，可提高发光效率30%—50%。

　　1.2、芯片非极性面/半极性面生长技术

　　非极性面是指极性面法线方向上且与之垂直的面，而半极性面则是介于极性面和无极性面之间的面，即相对极性面C面倾斜的面。 目前，器件大都在蓝宝石衬底的C面上生长，但C面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜通常都是有极性的。然而极化场将阻止发光器件中载流子的注入，因此就会降低再结合的概率，发光效率就会随着下降。当今研究的非极性或半极性GaN主要包括R(1102)面蓝宝石上的非极性A面GaN，M面蓝宝石上的半极性(10-13)或(11-22)面GaN，(100)面gama-LiAI204上的非极性M面GaN，(100)面MgAI204上的半极性(10-1-1)面GaN和(110)面MgAI204上的半极性(10-1-3 l面GaN等。据有关报道称美国加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)与日本科学技术振兴机构创造科学技术推进事业(JST ERATO)研究小组公布了他们开发的使用MOCVD法在GaN结晶非极性面上制作的LED(非极性LED)和在半极性面上制作的LED(半极性LED)，其外部发光效率比原来的非极性/半极性LED更高——当驱动电流为20mA时， 发光效率为30%以上。据最新消息称非极性LED能使白光的发光效率提高两倍，将达到200Im/W。

　　1.3、倒装芯片技术

　　AIGalnN基LED外延片通常是生长在绝缘的蓝宝石衬底上，欧姆接触的P电极和N电极只能制备在外延层的同一侧，正面出射的光有很大一部分被电极和键合引线所遮挡。造成光吸收的另一个主要原因是P型GaN的电导率较低. 为了很好的满足电流扩展的要求，则需要在P区表面形成一层厚度一般在5～lOnm之间的半透明Ni-Au合金电极层，这样就有部分被半透明Ni-Au层吸收，器件的发光效率因此受到的影响。采用GaN基LED倒装芯片技术可以解决这个问题，它将蓝宝石的一面作为出光面，避免了上述两个因素的光吸收，而且使PN结靠近热沉、降低热阻，提高器件可靠性。2001年美国Lumileds公司报导了倒装焊技术在大功率AllnGaN基芯片上的应用，避开了电极焊点和引线对出光效率的影响，改善了电流扩散性和散热性，背反射膜将传向下方的光反射回出光的蓝宝石一方，进一步提升出光效率，外量子效率达到21% ， 功率转换效率达到20%

　　……