引言

　　白光LED作為一種新型全固態照明光源，越來越受到世界多國的重視。因其有眾多的優點、廣闊的應用前景和潛在的市場，被認為是21世紀的綠色照明光源， 已獲得各國政府的大力支持，并寄予厚望。由于白光LED價格昂貴且性能尚未達到一般照明要求，目前白光LED照明的市場份額尚小。

　　LED作為一種光源，衡量它的一個重要標準就是光電轉換率，且由公式η_ex=η_in*C_ex(式中η_in內量子效率，C_ex是逃逸率)可看出這種效率取決于內部和外部量子效率。一般來說，要提高LED的發光效率，可以從內外部量子效率著手，但由于目前各國對原材料和其內部結構的探索以及工藝和技術的相對成熟，其內量子效率已經可以達到99%以上”’，因而通過提高內量子效率來提高LED的發光效率的己進入瓶頸，關鍵問題則在于如何來提高外量子效率上。近年來，人們一直在如何提高外量子效率的問題上深入研究，下面介紹提高外量子效率常用的方法和新近的研究進展。

　　1、提高外量子效率的方法

　　1.1、表面微粗化技術

　　表面粗化技術主要解決半導體出射面材料折射率(平均3.5 )大于空氣折射率而使入射角大于臨界角的光線發生全反射無法出射所造成的損失，通過粗化處理材料表面，使之行成不規則的凹凸，減少多量子阱內產生的光在材料與空氣界面的全反射，從而提高LED的取光效率。

　　H.W.Huang 等人利用激光輻照的方法在傳統的InGaN/GaN發光二極管上部p-GaN表面形成納米級粗糙層，經過表面粗化處理后，p-GaN表面均方根粗糙度由2.7nm增加到13.2nm。結果顯示，亮度提高了25%，壓降從3.55V下降到3.3V，系統電阻下降了29%。加州大學的1.Schnitzer和E.Yablon-ovitch提出用自然光刻法，就是先用旋轉鍍膜的方法將直徑300nm的聚苯乙烯球鍍在LED的表面，這些小球遮擋一部分表面，然后用等離子腐蝕的方法將未遮蔽的表面腐蝕到深度為170nm左右，形成了粗糙的LED表面。該技術已廣泛使用，可提高發光效率30%—50%。

　　1.2、芯片非極性面/半極性面生長技術

　　非極性面是指極性面法線方向上且與之垂直的面，而半極性面則是介于極性面和無極性面之間的面，即相對極性面C面傾斜的面。 目前，器件大都在藍寶石襯底的C面上生長，但C面藍寶石襯底上生長的GaN薄膜通常都是有極性的。然而極化場將阻止發光器件中載流子的注入，因此就會降低再結合的概率，發光效率就會隨著下降。當今研究的非極性或半極性GaN主要包括R(1102)面藍寶石上的非極性A面GaN，M面藍寶石上的半極性(10-13)或(11-22)面GaN，(100)面gama-LiAI204上的非極性M面GaN，(100)面MgAI204上的半極性(10-1-1)面GaN和(110)面MgAI204上的半極性(10-1-3 l面GaN等。據有關報道稱美國加州大學圣芭芭拉分校(UCSB)與日本科學技術振興機構創造科學技術推進事業(JST ERATO)研究小組公布了他們開發的使用MOCVD法在GaN結晶非極性面上制作的LED(非極性LED)和在半極性面上制作的LED(半極性LED)，其外部發光效率比原來的非極性/半極性LED更高——當驅動電流為20mA時， 發光效率為30%以上。據最新消息稱非極性LED能使白光的發光效率提高兩倍，將達到200Im/W。

　　1.3、倒裝芯片技術

　　AIGalnN基LED外延片通常是生長在絕緣的藍寶石襯底上，歐姆接觸的P電極和N電極只能制備在外延層的同一側，正面出射的光有很大一部分被電極和鍵合引線所遮擋。造成光吸收的另一個主要原因是P型GaN的電導率較低. 為了很好的滿足電流擴展的要求，則需要在P區表面形成一層厚度一般在5～lOnm之間的半透明Ni-Au合金電極層，這樣就有部分被半透明Ni-Au層吸收，器件的發光效率因此受到的影響。采用GaN基LED倒裝芯片技術可以解決這個問題，它將藍寶石的一面作為出光面，避免了上述兩個因素的光吸收，而且使PN結靠近熱沉、降低熱阻，提高器件可靠性。2001年美國Lumileds公司報導了倒裝焊技術在大功率AllnGaN基芯片上的應用，避開了電極焊點和引線對出光效率的影響，改善了電流擴散性和散熱性，背反射膜將傳向下方的光反射回出光的藍寶石一方，進一步提升出光效率，外量子效率達到21% ， 功率轉換效率達到20%

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