提高LED芯片出光效率的几种方法

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在使用的设备方面，剥离衬底工艺要增加一套激光剥离系统和一台普通切割机，但是可以减少减薄机、抛光机、划片机、裂片机、离子刻蚀机等设备。

因此，采用衬底剥离技术的工艺有以下几个方面的优势：

•剥离绝缘的蓝宝石衬底后，可把p型电极做到底面，衬底上表面的p型和n型两个电极只剩下n型电极，因此可以增加出光面积，从而提高出光效率。

•剥离了导光性能不好的蓝宝石（在100℃为25W/（m·K）），换成导电导热性能更好的衬底，这样可使热量很快地传导到热沉上，从而提高了导热性能。这非常适用于大功率器件。

•消除了蓝宝石与GaN之间晶格的压力失配，从而使光谱变窄。

•由于将衬底换成导电沉底，因此有利于消除静电损伤。

•由于散热性能改善，因此抗静电能力提高，有利于器件的封装。

★ 改变芯片的几何外形

通过改变芯片的几何外形，可以减少光在芯片中的传播路程，从而降低光的吸收损耗。LED一般都是立方体的结构，这样的结构使得光在LED内部会传播很长的路径，造成有源层和自由载流子对光的吸收加剧，如图A.4所示。将LED晶片切去四个方向的下角（斜面与垂直方向的夹角为35°），从而形成倒金字塔形。

LED 的这种几何外形可使内部反射的光从侧壁的内表面再次传播到上表面，从而以小于临界角的角度出射；同时使那些传播到上表面且大于临界角的光重新从侧面出射。这两种过程能同时减少光在LED内部传播的路程。

另外，还可以将正方形的LED芯片改为圆形。根据北京大学隋文辉等人的研究，对于圆盘型光学微腔可以证实：圆形的LED存在四音壁模式和圆盘的径向模式，若将倒金字塔形的LED结构改为倒圆锥体并加上微细结构的设计，确实可以明显加强LED出射的光强。

★ 表面粗化技术

为了抑制GaAs与空气折射率相差过大而造成的全反射光较多的问题，可采用把p-GaN表面粗化的方法，如图A.5（a）所示。光线入射时大于全反射角的光线在表面平整时不会出射，但是如果在芯片内部遇到杂质，就会产生散射,结果造成光线出射，如图A.5（b）所示。光线在芯片内的光程过长必定会衰减剧烈，粗化表面（即将表面打毛）后可使部分全反射光线以散射光的形式出射，从而增加了出光机会、提高了出光效率。

也可以直接将LED上表面打毛，如图A.5（c）所示，但是这种做法对有源层及透明电极会造成一定的损伤，并且实现起来也较为困难，因此多数是采用直接刻蚀成型，使上表面粗化，产生散射。

★ 分布式布拉格反射层（DBR）法

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