发光二极管 (Light Emitting Diode, LED)是利用电子和空穴的复合发出特定波长光的二极管。最常见的白光由三基色光，即红、绿、蓝光混合而成。材料的禁带宽度决定了辐射光子的能量，即光的波长，因此 LED 的发展史主要是不同禁带宽度材料的发展史。1962 年，美国通用电气实验室的尼克•霍洛尼亚克 (Nick Holonyak）首次制备出 GaAsP 的红色 LED。随后，基于 GaP 的绿光LED 也被成功制备，而蓝光 LED 在20 世纪90 年代之前一直难以实现，因此无法获得白光LED。20 世纪90 年代初，中村修二 （Shuji Nakamura）、赤崎勇 (Isamu Akasaki)、天野浩 （Hiroshi Amano）等科学家成功制备出蓝光 LED，使得 LED 技术有了突破性的发展，他们也因此获得了 2014年的诺贝尔物理学奖。 LED 目前已经得到广泛应用，如家用照明灯、各种指示灯、液晶电视的背光源等。

LED 的工作原理如图 2-96所示。当p型半导体、n型半导体构成结时,p(n)型半导体中的空穴（电子）因浓度差向另一方进行扩散,在界面处形成带电区，进而又形成逆于扩散的空穴（电子）漂移，最终两种机制将平衡。如果在p区和n区分别施加正电压和负电压，内建电场便会被减弱，扩散电流增大，最后导致大量电子和空穴复合、发光。

在实际的发光二极管中，结构的设计要远远比图 2-96复杂，这是由于简单pn结构的发光效率较低，并且在注入电流较高时，发光效率会进一步降低。以蓝光 LED 为例，其结构设计如图 2-97 所示，在p-GaN与n-GaN 之间会插入多量子阱结构 ( Multiple Quantum Well, MQW）来提高载流子辐射复合发光的概率。另外，在MQW 与p型（n型）GaN之间插入p型（n型）AIGaN 可更好地束缚注入的电子和空穴，进一步提高发光效率。