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发光二极管是一种高亮度、高效率、长寿命的新型固体光源。与半导体激光器相比，发光二极管具有大的光谱宽度和发射角度，被广泛应用于大屏幕显示，交通信号灯，多媒体信息存储，照明等领域。随着应用和市场需求的日益强烈，人们对发光二极管的要求也越来越高，高亮度发光二极管一直是人们所追求的目标。发光二极管内量子效率高而亮度不高的原因是外量子效率低。本论文结合完成的超高亮度发光二极管半工业化试验项目，深入研究了提高发光二极管外量子效率的方法和途径。 1比较了各种提高外量子效率的方法；利用经典电流扩展模型，分析了不同厚度、不同生长质量、不同掺杂浓度、不同工作电流对外量子效率的影响；并比较了两种不同材料的电流扩展层对外量子效率的影响。最后得出：高质量，合理的掺杂浓度，一定厚度的GaP材料是提高外量子效率的关键。 2比较了两种不同材料类型的布拉格反射器；研究了GaAlAs材料系布拉格反射器光学性质与铝组分的关系；提出了布拉格反射器外量子效率模型；并利用这种模型，计算了不同类型布拉格反射器的外量子效率。 3分析了影响布拉格反射器厚度和组分均匀性和重复性的因数：布拉格反射器生长的重复性是由设备的稳定性和控制的精确性决定，而厚度和组分的均匀性则与生长室中气流和温度场稳定性和均匀性以及生长参数有关。 4利用EMCORE GE／3200MOCVD系统研究了GaAlAs材料生长与组分控制、掺杂等的关系，并成功生长10对AlAs／Al0.491Ga0.509AsDBR。 5综述了x射线双晶衍射技术在布拉格反射器测试中的应用。应用动力学理论，利用理论模拟曲线和测试曲线相结合的办法，研究了组分、厚度、薄膜界面粗糙度和应变对摇摆曲线的影响，这种研究有助于改进生长工艺。