如何实现有效的光提取从LED芯片诞生之初就一直是芯片技术的挑战。光提取 K4D263238K-UC50问题的基本原理来自于Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物较高的光折射系数,如AlGaInP的折射系数约为35, InGaN的折射系数约为2.4。对于高折射系数的半导体而言,其临界角都非常小,GaN材料的折射率为2.4,相应的临界角为彳5°。当发光层发射的光线到达GaN与入空气的界面时如果光线入射角大于临界角(z,5°),则会产生全内反射,因此大部分有源层发射的光线会被全内反射而限制于半导体内部,最终被GaN材料完全吸收。

   从本质上讲,LED芯片的发光效率的提高基于其外量子效率的增加。外量子效率(‰`)可由如下公式表达:

   量子效率,Cα`为出光效率(1ight cxtractioIl eⅢciency),又称为光提取效率或光萃取效率。内量子效率是微观过程中复合载流子产生的光子数与复合载流子总数之比,其大小主要取决于半导体材料本身及形成pn结的结构和工艺。因此,对于给定内量子效率的外延片,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径,这在很大程度上要求设计新的芯片结构以改善出光。由GaN基材料高的折射率导致芯片出光面的全反射,光提取效率通常不到10%。