关于外延结构及技术的详解：

      (1) Droop效应

　　经过若干年的发展，LED的外延层结构和外延技术已经比较成熟，其内量子效率最高可达90%以上。但是，近几年随着大功率LED芯片的兴起，LED在大注入下的量子效率下降引起了人们的广泛关注，该现象被形象地称为Droop效应。对产业界而言，解决Droop效应可以在保证功率的前提下进一步缩小芯片尺寸，达到降低成本的目的。对学术界而言，Droop效应的起因是吸引科学家研究的热点。不同于传统半导体光电材料，GaN基LED的Droop效应起因十分复杂，相应也缺乏有效的解决手段。研究人员经过探索，比较倾向的几个原因分别是：载流子的解局域化、载流子从有源区的泄漏或溢出、以及俄歇复合。虽然具体的原因还不明晰，但是实验发现采用较宽的量子阱以降低载流子的密度和优化p型区的电子阻挡层都是可以缓解Droop效应的手段。

　　(2) 量子阱有源区

　　InGaN/GaN量子阱有源区是LED外延材料的核心，生长InGaN量子阱的关键是控制量子阱的应力，减小极化效应的影响。常规的生长技术包括：多量子阱前生长低In组分InGaN预阱释放应力并充当载流子蓄水池，升温生长GaN垒层以提高垒层的晶体质量，生长晶格匹配的InGaAlN垒层或生长应力互补的InGaN/AlGaN结构等。量子阱的数量没有统一的标准，业界使用的量子阱数从5个到15个都有，最终效果差别不大，阱数较少的LED在小注入下的效率更高，而阱数较多的LED在大注入下的效率更高。

　　(3) p型区

　　GaN的p型掺杂是早期困扰LED制作的重要瓶颈之一。这是因为非故意掺杂的GaN是n型，电子浓度在1×1016 cm-3以上，p型GaN的实现比较困难。目前为止最成功的p型掺杂剂是Mg，但是依然面临高浓度掺杂造成的晶格损伤、受主易被反应室中的H元素钝化等问题。中村修二在日亚公司发明的氧气热退火方法简单有效，是广泛使用的受主激活方法，也有厂商直接在MOCVD外延炉内用氮气在位退火激活。日亚公司的p-GaN质量是最好的，可能和常压MOCVD生长工艺相关。此外，也有一些利用p-AlGaN/GaN超晶格、p-InGaN/GaN超晶格来提高空穴浓度的报道。尽管如此，p-GaN的空穴浓度以及空穴迁移率和n-GaN的电子相比差别依然很大，这造成了LED载流子注入的不对称。一般须在量子阱靠近p-GaN一侧插入p-AlGaN的电子阻挡层。但AlGaN和量子阱区之间极性的失配被认为是造成载流子泄漏的主要原因，因此近期也有一些厂商尝试采用p-InGaAlN进行替代。

　　4. 无荧光粉单芯片白光LED

　　现有白光LED主要采用蓝光LED加黄色荧光粉的方式组合发出白光，这种白光典型的显色指数不高，尤其是对于红色和绿色的再现能力较弱。此外，荧光粉也面临诸如可靠性差、损失效率等问题。完全依赖InGaN材料作为发光区在单一芯片中实现白光从理论上是可行的。近年来，国内外的一些高校和研究机构也都开展了相关研究。比较有代表性的是中科院物理所陈弘小组利用InGaN量子阱中In的相分离实现了高In组分InGaN黄光量子点，和蓝光量子阱组合发出白光。但是该白光的显色指数还比较低。无荧光粉单芯片白光LED是很具吸引力的发展方向，如果能实现高效率和高显色指数，将会改变半导体照明的技术链。