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半导体LED以其高电光转化效率、寿命长、绿色环保等优点，成为21世纪的新一代照明光源。随着III-V族半导体工艺的日趋成熟，LED器件研制不断向高效高亮度方向发展。LED外量子效率的提高是LED研发的核心内容。电流扩展层的应用大大提高了LED的外量子效率，成为LED研制过程中提高器件性能的重要的方法。本课题基于AlGaInP红光LED，从理论和实验角度研究了ITO电流扩展层在LED中的应用。具体研究内容为：
1介绍了红光LED的用途及研究现状，阐述了高性能LED的异质结结构特征与工作原理，概述了LED器件发光效率的表征及提高方法并指出本论文的主要研究工作。
2介绍了典型的红光LED器件结构，尤其是为提高量子效率而采取的一系列特殊结构，同时介绍了LED的制备工艺中外延片生长、光刻工艺，以及PECVD、蒸发、溅射等镀膜工艺，湿法和ICP刻蚀等工艺。
3介绍了用于LED中电流扩展层的ITO膜材料的光电性质。通过分析和实验研究了电子束蒸镀ITO膜工艺中工艺条件对膜质量的影响，表明了生长速率提高会提高膜的致密性，但是会使膜的透过率下降。
4对理想LED器件中的电流扩展层的电流扩展进行了建模分析，建立了线性电流传输模型进行解析求解，并用半导体专业模拟软件ISE TCAD进行模拟验证。经模拟计算得到电流分布方程，结果表明理想器件中电流密度随与电极距离的增加呈指数衰减，衰减系数与扩展层的方块电阻的平方根成反比。
5通过实验分析了带有ITO电流扩展层的高亮度AlGaInP红光LED器件的器件结构特点与性能，表明ITO的应用使LED器件的光功率提高48.5％，并且减小了波长的红移。分析了ITO膜在LED中的增透原理。对热处理工艺对带有ITO的红光LED性能影响进行了实验研究。经过分析表明，热处理工艺对ITO膜本身和外延片光电性能均有促进作用，但是ITO膜折射率的升高会使原始设计中的ITO膜增透效果产生变化，从而改变器件的发光效率。