减少“Droop效应”和提高光提取效率有助于实现更好、更亮的LED。

在过去十年中，LED已经转变了固态照明，LED因其效率高和寿命长，推动了在通用照明中的应用。LED的效率以惊人的速度持续改善，不仅减少了给定应用的LED数量，还降低了硬件系统的成本，从而提高了采用率并降低了成本。这种效率的提升使得高亮度芯片变小，能够将密集堆叠的阵列产生出可寻址矩阵，这非常适合于汽车前大灯动态光束转向。InGaN LED的固有高速切换使其成为可见光通信或LiFi的理想选择。

LED广泛渗透到各个市场中，这得归于蓝色LED插头效率、白色转换效率、精确定制和控制色点的能力大幅度上升。在本文中，来自加利福尼亚州圣何塞的Lumileds团队讨论了LED的技术细节，并比较了不同的结构，从而突出了未来改进的机会。在以下各节中，我们将介绍各种方面：白光LED效率典型损耗（范围）；大功率LED多层堆叠的外延考虑 - 内部量子效率与衰减的衡量，极性与半极性与非极性GaN的关系；载体扩散和光提取装置 - 图案化基板；芯片结构比较。

Droop效应

随着LED亮度要求的提高，工作电流密度增加，由传统的35 A/cm2延伸到100 A/cm2以上。这种变化对外延产生了深远的影响，因为在100 A/cm2的密度时增加内部量子效率与在10-20 A/cm2时增加，重点明显不同。

在较低的电流密度下，内部量子效率的提高来自材料质量的提高，这是因为间接复合在低电流下占主导地位。

与此形成鲜明对比的是，当LED驱动更加困难时，焦点必须针对Droop效应。今天，行业普遍支持俄歇复合是最先进工业设备效率下降的主要原因。由于量子阱内的载流子密度增加，因此在高驱动电流下，俄歇损耗很显着，这加强了三粒子重组过程的可能性。

减少俄歇重组的一个选择是用更多的阱引入活跃区域，因为这有可能降低其中每一个的载流子密度，但是成功几率不高。电子的不对称性和空穴的有效质量导致有源区p侧的载流子密度高于n侧的载流子密度，并且导致载流子复合的变化。 所以增加量子阱产生的效益可能会很小，甚至没有。

一个更好的方法是使用带结构工程。这可以促进更好的载体分布，并确保每个量子阱的载流子密度低。实现这一点，设备的工作点在效率曲线上更高。