如何提高led发光效率

过去十多年来，通过在材料和器件设计方面的改进，使得LED的发光效率获得了极大提高。在2000年，外量子效率为25%，而如今对蓝光GaN基LED最好的外量子效率已超过70%。图2.9给出了从2000年到2008年GaN基LED外量子效率发展变化图。从图上中可以看到提高LED的发光效率可以从两个方面考虑：（1）提高内量子效率（2）提高光提取效率。

这里先来说说如何提内量子效率的方法：

1、改变发光层的结构同质结LED是指在同一种半导体材料中通过掺杂制备PN结的LED工矿灯芯片。这种结构主要存在的问题是：为了减少材料的吸收，窗口层（P层）做得尽可能薄，这样一来，在P型区，部分注入的电子易于穿过薄的P层到达表面，通过晶体的表面缺陷作无福射复合，无福射复合降低了发光效率；

2、由于电子分布在整个扩散长度上，复合发生要在一个较大的区域进行，发射光子被再吸收的几率增加，这将会影响发光效率。为了克服同质结LED存在的问题，异质结LED被采用。把两种不同禁带宽度材料制成的PN结LED称为异质结LED。异质结又分为单异质和多异质结。

上图2.10（a）-（b）分别给出了正向偏置下同质结和异质结中载流子的分布。在异质结中载流子仅局限于有源区域。电子与空穴的复合几率大，因而发光效率高，同时改变量子讲的宽度可以控制发光频率。现如今使用的发光组件都是由异质结构组成的，具有高效、耐用、省电等优点。

3、光子循环光子循环是指自发福射的光子没有被吸收而被活性层吸收再福射成光子。如果活性层的相互作用长度足够长或与活性层的重叠足够大的话，光子被再吸收的可能性很高。光子循环对于增加LED工矿灯发光效率是有贡献的。在逃逸锥外的光子被吸收，再福射成逃逸锥内的光子。变成导模的光子在有源区内可能被再吸收，并再福射或者产生电子空穴对，对于后者载流子会漂移或扩散有明显的效果。

4、改变光子的态密度内量子效率主要由外延质量和有源区电子带工程决定。它不是半导体的本质特征，而与光环境有关。光子态密度和局域电磁场环境会改变辖射复合率，称为Purcell效应。