杨启伟,李建军

(北京工业大学信息学部，光电子技术教育部重点实验室，北京 100124)

引言

LED光源具有高亮度、低功耗、体积小、使用寿命长等优点。具有高亮度、低功耗的高性能LED已成为汽车远近光灯、交通信号指示灯、液晶显示屏、红外监控、集成电路显示、野外探照、户外全彩显示、智能产品背光源、生物农业光照、集成光子计算以及光纤传送数字通信的核心器件[1],特别是在照明领域，LED已经取代白炽灯成为照明的主流光源。随着LED效率的提高，LED的应用领域也不断拓展，并且市场渗透率逐步提升。

目前，相对于GaN基的蓝绿光LED，AlGaInP基红光LED的发光效率不够高。LED的发光效率通常指的是外量子效率，是其内量子效率与光提取效率的乘积。虽然利用量子阱和异质结设计有源区能够使红光LED的内量子效率接近理论极限100%，但是结构未经优化的红光LED光提取效率只有2%左右。造成红光LED外量子效率低的主要原因如下：1)各向同性自发辐射限制了光提取效率。注入到有源区中的电子和空穴以自发辐射的形式复合发光，而自发辐射在空间各个方向的强度分布是相同的，由于出射光临界角的问题，只有在光提取角范围内的光才能出射到器件外面，从而限制了LED的光提取效率;2)电极对光具有遮挡作用。电流从P电极注入，在有源区中的电子和空穴以自发辐射的形式复合发光，而位于P电极下方的有源区辐射所出的光被不透光电极遮挡，难以出射到器件外，降低了LED的光提取效率;3)电流扩展不均匀。……