蓝光LED要点课件.ppt
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- LED 要点 课件
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1、PPT模板下载: diode”中,diode意为二极管,这将半导体PN结的注入式电致发光,与交流高压电场下的电致发光现象(EL发光线)区别开来。发光二极管主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。其发光体晶片的面积为10.12ml(1mil=0.0254平方毫米),目前国际上出现大晶片LED,晶片面积达40mil。LED发光原理发光原理 发光二极管的原理:当PN结正向偏置时,注入的少数载流子在界面附近与多数载流子复合并放出能量。在普通的二极管里,能量多以晶格振动(热能)的形式释放,而在发光二极管中载流子复合放出的能量部分以光子形式放出电能转换成了光能。其发光过程包括三部分:载流子激发;复合辐射;光
2、能传输。载流子激发:激发载流子的方式有四种:(1)光致发光:是由能量大于半导体能带间隙的入射光吸收产生少数载流子的过程。它在研究半导体材料时常用。(2)阴极的射线发光:剩余载流子的产生是由高能电子电离的电子空穴对而来的。每一个入射的电子产生的电子空穴对数目是非常大的(对于一个10kev的电子,其典型数为103)。(3)放射线发光:由各种高能粒子轰击发光物体产生电子空穴对而引起发光(4)电致发光:它是由于外加电场而产生少数载流子的过程利用这种现象制成的器件有LED、LD、EL等。复合过程:电子空穴对一旦由上面提到的某种激发过程产生,电子将回到它的较低能量的平衡态并与空穴复合。这种复合能够通过两种
3、途径发生:辐射复合,非辐射复合(不发光)。辐射复合:可直接由带间电子和空穴复合产生,也可通过由晶体自身的缺陷掺入的杂质和杂质的聚合物所形成的中间能级来产生;这些缺陷或杂质就叫做发光中心。光能传输:在发光二极管中载流子复合放出的能量部分以光子形式放出,光子的能量由半导体禁带宽度以及杂质浓度决定。光子的能量反过来与光的颜色对应,可见光的频谱范围内,蓝色光、紫色光携带的能量最多,桔色光、红色光携带的能量最少。由于不同的材料具有不同的带隙,从而能够发出不同颜色的光。三原色:色彩中不能再分解的基本色称之为原色,原色可以合成其他的颜色,而其他颜色却不能还原出本来的色彩。我们通常说的三原色,即红、绿、蓝。三
4、原色可以混合出所有的颜色,同时相加为白色。史上第一个LED所使用的材料是砷化镓(GaAs),其正向PN结压降为1.424V,发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷化镓(GaP),其正向PN结压降为2.261V,发出的光线为绿光。基于这两种材料,早期 LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构,理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED,下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。在蓝光LED发明之前,红光LED和绿光LED已经存在了很长一段时间,并被应用于机器仪器的显示光源,但由于光的三原色包含红、绿、蓝,只有利用蓝色光源,才能让白光显像成为可能,蓝色光源的缺失,令照明的白色光源始
5、终无法创建。由于缺少蓝色色光,整个LED照明显示产业的瓶颈就卡在这里。在这段时间里,手机屏幕的背光都是单色的绿光,点阵显示屏最多红绿两色,有些地方应该还能见到这些历史的残留。蓝光二极管的研发蓝光二极管的研发 20世纪不可能完成的任务!?世纪不可能完成的任务!?人们认为现有的晶体材料晶体材料和工艺工艺都无法产生能量更高的蓝光。难点:GaN薄膜的生长、浅能级高浓度p掺杂材料材料ZnSeGaNSiC亮度低,适用范围窄亮度足够,但寿命短难以长出整块单晶,P型掺杂难以实现,进展缓慢蓝光蓝光LED材料选择材料选择GaN基材料具备从19 eV(InN)到 62 eV(AlN)之间连续可调的直接宽带隙,从理论
6、可覆盖从红光至紫外光在内的整个可见光谱。GaN基材料基材料通常NH3作为氮源,三甲基镓(TMG)为镓源,以高纯H2为载体,在高温(通常大于1000)进行外延生长。在衬底和外延面上的化学反应为:Ga(CH3)3(g)+NH3(g)GaN(s)+3CH4(g)由于NH3已位于裂解,并易于与族金属有机物发生寄生反应,因此需要严格控制生长条件并改进生长设备。Amano等最早采用射频感应加热大气压MOVPE(AP-MoVPE)方法,生长出了量的单晶GaN薄膜材料。为了解决由于GaN生长温度高易分解而产生空位的难题Nakamara等于1990年开发了双气流大气压MOVPE(TF-MOVPE)生长技术。由于
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