20世纪90年代初，随着红、橙、黄色AlGaInP高亮度LED(Lighter emittingDiode发光二极管)的实用化，揭开了LED发展新篇章。由于LED具有功耗低、体积小、寿命长、驱动电压低、发光效率高、坚固耐用以及单色性佳等优点，这些高亮度LED已在很多领域上吸引着人们的兴趣，例如全色彩屏幕显示器、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。近年来这些高亮LED开始取代传统的白炽灯和卤素灯，基于LED的固态照明正引发人类照明史上的又一次伟大革命。但由于其发光效率仍然不够高，不足以取代荧光灯。因此，如何进一步提高发光二极管的发光效率，将LED内部产生的光提取出来，对于高亮度LED而言，是一个最主要技术瓶颈。 本论文围绕新型倒装发光二极管进行了深入的理论分析和实验研究，通过理论计算、材料生长实验及测试、器件制备和测试等对MOCVD生长条件和AlGaInP红光LED的外延结构进行优化。本文的主要研究工作归纳如下： 首先介绍了LED的工作原理和现阶段红光LED的典型结构，分别从内量子效率和外量子效率两个方面分析了目前红光LED存在的主要问题；其次介绍了AlGaInP材料的外延制备设备——MOCVD系统的原理和应用；再次从材料生长和外延结构两个方面对倒装红光LED进行系统的研究。 在材料生长方面：研究了与GaAs衬底匹配的AlGaInP材料的MOCVD生长，失配度可控制在+1000ppm以内：研究了p型AlGaInP限制层对发光效率影响，确定了p型AlGaInP限制层的掺杂浓度为1～2×1018cm-3；研究了V/III比对AlGaInP材料生长的影响，发现适当降低V/III比，将有助于改善材料的匹配度，提高材料质量和外延片的均匀型；理论分析了GaP窗口层的作用和设计要点，研究了GaP窗口层分层掺杂Cp2Mg的方法，包括温度和V/III对掺杂特性的影响。 在结构设计方面：研究了n型欧姆接触层的选择，发现增加GaAs层作为欧姆接触层时，器件电压可从原来4V降低到3V左右；研究了GaInP腐蚀停层的厚度与腐蚀速率之间的关系，发现厚度为60nm时腐蚀效果最佳；优化了n型(Al0.7Ga0.3)0.5in0.5P的结构，发现n型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P的厚度为2500nm，并且中间增加一层25nm的GaInP时，器件结果要好于其他情况。 最后将我们设计的外延结构制备成器件。通过与常规AlGaInP吸收衬底LED(AS-LED)和带有DBR的AlGaInP吸收衬底LED(AS-LED(DBR))电、光特性的比较，证明新型全方位反射AlGaInP薄膜LED结构能极大提高亮度和效率。在20mA的正向电流下，ODR-LED的光输出功率和流明效率分别是AS-LED的3.2倍和2.2倍，是AS-LED(DBR)的2倍和1.5倍。ODR-LED(20mA下峰值波长627nm)的轴向光强达到194.3mcd，是AS-LED(20mA下峰值波长624nm)轴向光强的2.8倍，是AS-LED(DBR)(20mA下峰值波长623nm)轴向光强的1.6倍，达到国内领先水平。