LED的芯片結構設計是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，其內容涉及以提高注入效率和光效為目的電致發(fā)光結構設計、以提高學出光效率為目的的光引出結構設計和與光效密相關的電極設計等。   

　　隨著MOCVD外延生長技術和多量子阱結構的發(fā)展，人們在精確控制外延、摻雜濃度和減少位錯等方面都取得了突破，處延片的內量子效率已有很大提高。像波長為625nm的A1InGap基LED，內量子效率已接近極限，可達100％.A1InGap基LED的內量子效率雖遠比A1InGap基LED的低，但也達40％～50％。 

　　大家知道，LED的外量子效率取決于外延材料的內量子效率和芯片的出光效率，提高LED發(fā)光效率的關健是提高芯片的外量子效率，這在很大程度上決于芯片的出光效率。為此HBLED和超HBLED要求設計新型芯片結構來提高器件的出光效率，進而提高發(fā)光效率。下面對提高LED發(fā)光效率的技術途徑和發(fā)展狀況作簡要介紹。 

　　優(yōu)化芯片發(fā)光層能帶結構 

　　設計不同的發(fā)光層結構，可以提高LED的光效。目前人們所采用的發(fā)光層結構主要有以下兩種：   

　　一是雙異質結（DH） 

　　異質結LED相對于同質結LED來說，其P區(qū)和N區(qū)有帶隙不同的半導體組分。在異質結中，寬帶隙材料叫勢壘層，窄帶隙材料叫勢阱層。只有一個勢壘層和勢阱層的結為單異質結（SH），有兩個勢壘層和一個活性層（即載流子復合發(fā)光層）的結叫雙異質結。雙異質結的兩個勢壘層對注入的載流子起到限域作用，即通過第一個異質結果面擴散進入活性層的載流子，會被第二個異質結界面陰擋在活性層中，致使目前HBLED能帶結構通常都采用雙異質結。 

　　二是量子阱結構 

　　活性層的變薄能夠有效地提高輻射復合效率，并且能減少再吸收。但是，當活性層的厚度可以與晶體中電子的德布羅意波相比擬進，載流子會因為量子限域而發(fā)生能譜的改變。這種特殊的結構被稱為量子阱（QW）。勢阱中的載流子能帶不再連續(xù)，而是取一系列的分立值。活性層既可以是單層，即單量子阱（SQW）；也可以為多層，即多量子阱（MQW）結構。采用量子阱結構的活性層可以更薄，造成對載流子的進一步限域，更有利于效率的提高。已經發(fā)現(xiàn)，發(fā)光波長為565nm的A1InGap雙異質結LED，當活性層厚度在0.15～0.75nm的范圍內時，光效最高；超出這個范圍時，光效則急劇下降，這是由于活性層太薄，容易引起載流子隧道穿透到活性層之外；如果活性層太厚，載流子復合效率會降低。量子阱結構是目前HBLED廣為采用的能帶結構之一。