直接影响led发光效率的是led晶粒的取出效率，据司乃耳定律(snell's law)，当
光线由折射率较高介质入射至折射率较低介质时，入射角大于临界角的光线将会被反射回
原介质当中。对于led晶粒而言，晶粒材料折射率必然高于外层的封装材料（环氧树脂
或是硅胶），因此晶粒中发光层所发出的光线仅有小于临界角的光线有机会离开晶粒，而大于脱离角的光线将被反射回晶粒中而被材料再吸收，这样的现象称为内全反射。内全反
射的问题在传统方形led晶粒上最为明显，若led晶粒外层包覆材料为折射率1.5的环
氧树脂，根据计算，其取出效率约仅4%。解决led晶粒发光层所发出的光线在晶粒中
的内全反射问题便成为提升led取出效率的重点。
利用几何形状破坏led晶粒表面发生的内全反射现象，是目前最常被使用的方法。其
中，osram公司将利用晶粒外形改变而让更多光线离开晶粒的方式应用到碳化硅基板的相
关研究中，相同的概念其实在更早之前便被应用于aigainp材料组件的取出效率上。 ”
改变晶粒几何形状并不是唯一可以用来增加晶粒取出效率的方法，通过对晶粒表面
几何形状进行调整，同样可达到增加晶粒取出效率的目的，此称为表面粗糙化( surface
texturing)技术。
目前用于晶粒表面粗糙化的主要技术，是利用传统半导体光罩与蚀刻方法制作晶粒
表面所需的周期性结构。湿式蚀刻( wet etching)是目前用于制作表面粗糙化的方法之一。
表面粗糙化技术经时间焯炼后，目前已被普遍使用在市售商品，成为部分高功率led晶
粒制作的标准流程。表面粗糙化主要是将那些满足全反射定律的光改变方向，继而在另一表面或
反射回原表面时不被全反射而透过界面，并能起到防反射的功能。表面粗糙化可在通过散射光的
方向上减少内反射，但同时又不会损伤材料的电光特性。透射率的增加被认为是表面粗糙化的主
要功能，优化的表面粗糙(430 nm球状起伏表面)可使出光效率达到54%，
具体来说，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，可以采用把p-gan表面粗糙化的方法。将界面按
一定的规律打磨粗糙可以使部分全反射光线以散射光的形式出射，从而提高出光率。
在led的上表面直接将其打磨粗糙，但该法对有源层及透明电极会造成一定
的损伤，制作也较为困难，因而很多时候都采用直接刻蚀成型。加州大学的i.schnitzer和e.yablonovitch提出
了自然光刻法，就是先用旋转镀膜的方法将直径为300nm的聚苯乙烯球镀在led的表面，由这些小球遮挡
一部分表面，然后用等离子腐蚀的方法将未遮蔽的表面腐蚀到深度为170 nm左右，形成粗糙的led表面。德
国物理技术研究所的r.windisch筹人用430 nm的聚苯乙烯球进行了进一步的实验，效果也很好。
