過去十多年來，通過在材料和器件設計方面的改進，使得LED的發光效率獲得了極大提高。在2000年，外量子效率為25%，而如今對藍光GaN基LED最好的外量子效率已超過70%。圖2.9給出了從2000年到2008年GaN基LED外量子效率發展變化圖。從圖上中可以看到提高LED的發光效率可以從兩個方面考慮：（1）提高內量子效率（2）提高光提取效率。

這里先來說說如何提內量子效率的方法：

1、改變發光層的結構同質結LED是指在同一種半導體材料中通過摻雜制備PN結的LED工礦燈芯片。這種結構主要存在的問題是：為了減少材料的吸收，窗口層（P層）做得盡可能薄，這樣一來，在P型區，部分注入的電子易于穿過薄的P層到達表面，通過晶體的表面缺陷作無福射復合，無福射復合降低了發光效率；

2、由于電子分布在整個擴散長度上，復合發生要在一個較大的區域進行，發射光子被再吸收的幾率增加，這將會影響發光效率。為了克服同質結LED存在的問題，異質結LED被采用。把兩種不同禁帶寬度材料制成的PN結LED稱為異質結LED。異質結又分為單異質和多異質結。

上圖2.10（a）-（b）分別給出了正向偏置下同質結和異質結中載流子的分布。在異質結中載流子僅局限于有源區域。電子與空穴的復合幾率大，因而發光效率高，同時改變量子講的寬度可以控制發光頻率。現如今使用的發光組件都是由異質結構組成的，具有高效、耐用、省電等優點。

3、光子循環光子循環是指自發福射的光子沒有被吸收而被活性層吸收再福射成光子。如果活性層的相互作用長度足夠長或與活性層的重疊足夠大的話，光子被再吸收的可能性很高。光子循環對于增加LED工礦燈發光效率是有貢獻的。在逃逸錐外的光子被吸收，再福射成逃逸錐內的光子。變成導模的光子在有源區內可能被再吸收，并再福射或者產生電子空穴對，對于后者載流子會漂移或擴散有明顯的效果。

4、改變光子的態密度內量子效率主要由外延質量和有源區電子帶工程決定。它不是半導體的本質特征，而與光環境有關。光子態密度和局域電磁場環境會改變轄射復合率，稱為Purcell效應。