如何實(shí)現(xiàn)有效的光提取從LED芯片誕生之初就一直是芯片技術(shù)的挑戰(zhàn)。光提取 K4D263238K-UC50問(wèn)題的基本原理來(lái)自于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體化合物較高的光折射系數(shù),如AlGaInP的折射系數(shù)約為35, InGaN的折射系數(shù)約為2.4。對(duì)于高折射系數(shù)的半導(dǎo)體而言,其臨界角都非常小,GaN材料的折射率為2.4,相應(yīng)的臨界角為彳5°。當(dāng)發(fā)光層發(fā)射的光線到達(dá)GaN與入空氣的界面時(shí)如果光線入射角大于臨界角(z,5°),則會(huì)產(chǎn)生全內(nèi)反射,因此大部分有源層發(fā)射的光線會(huì)被全內(nèi)反射而限制于半導(dǎo)體內(nèi)部,最終被GaN材料完全吸收。

   從本質(zhì)上講,LED芯片的發(fā)光效率的提高基于其外量子效率的增加。外量子效率(‰`)可由如下公式表達(dá):

   量子效率,Cα`為出光效率(1ight cxtractioIl eⅢciency),又稱為光提取效率或光萃取效率。內(nèi)量子效率是微觀過(guò)程中復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)與復(fù)合載流子總數(shù)之比,其大小主要取決于半導(dǎo)體材料本身及形成pn結(jié)的結(jié)構(gòu)和工藝。因此,對(duì)于給定內(nèi)量子效率的外延片,比如GaN基外延片,提升光提取效率是提高LED芯片外量子效的根本途徑,這在很大程度上要求設(shè)計(jì)新的芯片結(jié)構(gòu)以改善出光。由GaN基材料高的折射率導(dǎo)致芯片出光面的全反射,光提取效率通常不到10%。