AlGaInP红光LED是目前受到国际上重视的光电子器件，它以体积小、功耗低、寿命长等特点，在通讯、交通、室外的大屏幕显示等领域得到了广泛的应用。发光二极管的内量子效率主要由材料的发光特性和异质结的限制作用来决定。现在高质量的AlGalnP红光发光二极管可达到90％以上的内量子效率，但外量子效率却十分有限。其原因包括热吸收、衬底吸收、电极遮挡以全反射损失等。本文主要从理论和实验研究了AlGaInP红光LED的电流扩展和光出射过程，并使用表面粗化、增透膜和改变电极形状的方法使器件的出光效率有了明显的提高。 本论文在国家863项目(No．2004AA311030)、国家自然科学基金(No. 60506012)、北京市教育委员会科技发展计划重点项目(KZ200510005003)、信息产业部(半导体照明高亮度功率白光二极管芯片开发及产业化)和北京市科委(D0404003040221)的支持下，针对几个问题展开研究，提出并通过实验验证了问题的解决方案。 表面粗化的研究。LED内部产生的光出射时在半导体与空气的光滑界面会发生大量的全反射，但从粗糙的界面出射全反射就能得到较大的抑制。本文采用了干法掩膜ICP刻蚀、湿法化学腐蚀和手工研磨的办法来获取粗糙的表面形貌。通过摸索实验步骤和参数，来改变样品表面的腐蚀深度、形状和坡度；通过观察和测试来选取最利于光出射的表面形貌。经过实验证实：在出光表面小坑直径大小为6μm，密度为坑心距20μm，深度为2-4μm，且小坑侧壁坡度在45°至60°之间时，对出光效率的提高最多。用干法ICP刻蚀最多可以获得32％的光强提高，用湿法化学腐蚀最多可获得29％的光强提高；而手工研磨法制作的LED粗糙表面粗糙起伏不能达到一定的深度和坡度，光强提高均不到10％。 增透膜技术结合粗糙表面的研究。在光的出射表面加上增透膜可以大大减少反射回去的光。本文试验了在以粗化的表面再分别生长上ITO薄膜和SiOxNy薄膜两种增透膜。经过验证：厚度为λ/4的ITO薄膜对LED的光强提高最大，在粗化表面的LED的基础上提高了16％，比光滑表面的LED总提高了43％；其次为3λ/4厚度的ITO薄膜，两项提高分别是11％和37％。厚度为λ/2的ITO薄不符合增透膜的厚度要求，不能增加透射，但它能起到帮助电流扩展的作用，它使得上述两项分别增加了6.8％和31％。另外一种增透膜，厚度为2500A的SiOxNy薄膜，它获得的两项提高分别是18.6％和41.9％。ITO薄膜由于有很高的电导率，还可以起到很好的电流扩展作用，并使得LED的总电压有些微的降低。改变P电极的形状的研究。由于不透明的金属电极会遮挡光线的出射，同时电极下面的电流密度是最大的，载流子复合发光的几率也是最大。电极的形状和分布对电流的扩散影响很直接，所以，合理的设计电极的形状很重要。本文中设计了新型的“回字形”电极用于大功率AlGalnP红光LED，与旧的“插指形”电极相比，新电极表面积占管芯上表面面积的比下降了2.5％，它取得了光强提高15％和电压降低1.8％的效果。这说明电流得到了更好的扩展，器件的总电阻变小了。