LED(Lighter emitting Diode发光二极管)已经有30多年的发展历史了。LED以其绿色环保、低耗节能、长寿命等诸多优点广泛应用于照明、交通指示、大屏幕显示、液晶背光等领域。然而限制LED发展的原因是亮度不高和流明效率低,主要有两方面的问题：(1)内量子效率问题。(2)光提取效率问题。目前的LED大多是运用MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition金属有机物化学气相淀积)的外延生长方法制备的。对于高亮度红光LED来说,生长高质量的有源层其内量子效率几乎接近100％,所以问题主要集中在光如何从LED内部提取出来。高亮度红光LED生长在GaAs衬底上,由于GaAs衬底对红光的吸收很大,使得LED的出光效率非常低,再加上出光窗口层大多为高折射率材料,量子阱有源区发出的光只有少部分能出射到器件外,为了提高光提取效率,人们引入DBR(distributed Bragg reflector分布式布拉格反射镜)、ODR(omni-directionally reflector全方位反光镜)等结构、对LED表面进行粗化处理、引入表面图形等方法来提高LED的光提取效率。本文讨论的就是如何提高LED发光效率,包括内量子效率和光提取效率。 本文的主要工作如下： 1.首先介绍了AlGaInP发光二极管发展和应用,分析了目前高亮度AlGaInP发光二极管存在的问题,并指出了本文的主要研究工作。 2.详细阐述了AlGaInP发光二极管的工作原理,介绍了目前几种能有效提高AlGaInP发光二极管光提取效率的手段。 3.介绍了一种提高光提取效率的结构,它是利用ODR作为反射镜的RS-LED(reflective submount LED反射托底LED)器件的结构、特点及制造工艺。 4.详细介绍了MOCVD外延设备、源材料的性质、外延材料的特性、掺杂技术等,从而优化设计各材料的生长参数。利用先进的MOCVD系统外延实现了AlGaInP体材料以及多量子阱结构的高质量生长,生长了具有高内量子效率的多量子阱有源区。利用MOCVD生长了用于ODR结构的LED,并制备了器件,分析了实验数据,得到了相关的结论。 5.介绍了一种基于蒙特卡罗法来对LED器件进行光提取效率计算的射线追踪法,并利用此法对LED的表面织构进行数值模拟,得到了具有指导意义的结果。