如何實現有效的光提取從LED芯片誕生之初就一直是芯片技術的挑戰。光提取 K4D263238K-UC50問題的基本原理來自于Ⅲ-Ⅴ族半導體化合物較高的光折射系數,如AlGaInP的折射系數約為35, InGaN的折射系數約為2.4。對于高折射系數的半導體而言,其臨界角都非常小,GaN材料的折射率為2.4,相應的臨界角為彳5°。當發光層發射的光線到達GaN與入空氣的界面時如果光線入射角大于臨界角(z,5°),則會產生全內反射,因此大部分有源層發射的光線會被全內反射而限制于半導體內部,最終被GaN材料完全吸收。

   從本質上講,LED芯片的發光效率的提高基于其外量子效率的增加。外量子效率(‰`)可由如下公式表達:

   量子效率,Cα`為出光效率(1ight cxtractioIl eⅢciency),又稱為光提取效率或光萃取效率。內量子效率是微觀過程中復合載流子產生的光子數與復合載流子總數之比,其大小主要取決于半導體材料本身及形成pn結的結構和工藝。因此,對于給定內量子效率的外延片,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徑,這在很大程度上要求設計新的芯片結構以改善出光。由GaN基材料高的折射率導致芯片出光面的全反射,光提取效率通常不到10%。