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半导体发光二极管材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-12热度:

说起半导体发光二极管材料,大家可能觉得有些陌生。
但是实际上在我们的日常生活中,用发光二极管制造的各类产品处处可见,家电中的指示灯、新式交通灯、各种户内外显示屏和装饰用灯等等在不经意间为我们的生活增加了许多色彩和便利。
在现代显示技术中,半导体发光二极管(MD)是一种非常重要的主动显示技术。
LED是一种电注入式固体发光器件,它具有体积小、寿命长(一般超过lo万小时)、耗电少和可靠性强等特性,广泛用于各种数字、文字、符号显示。
近年来,高亮度发光二极管在户外大屏幕显示、交通灯等方面的应用日益广泛。
随着蓝光二极管的发展,目前高亮度MD正向固态照明光源的方向发展,这必将引发又一次‘半导体革命”。
    
半导体发光二极管已经有40多年发展历史。下面简单介绍一下主要的半导体发光二极管材料。
    
(1)磷化稼(Gd)系列材料:
1962年,美国通用电气公司用嫁砷磷材料制备出世界上第一只红色MD。
20世纪60年代后期,由美国惠普等公司开始规模生产LED。
当时MD材料的发光效率只有o.1%。20世纪70年代,人们发明了磷化稼等材料的等电子掺杂技术,使红、橙、黄、黄绿MD的发光效率增加了10倍(约1%),磷化稼从此成为主要的可见光LED材料。
    
常温下,非掺杂的磷化银单晶为橙红色透明晶体。
磷化银是间接跃迁半导体材料,其发光几乎与杂质无关,但利用电子陷阱所形成的束缚激子复合可获得相当高的发光效率。
通过在磷化稼中掺氮(N)、氧化锌(zn刀)可获得不同波段的MD。
目前,磷化稼单晶主要采用液体覆盖直拉法(舰c)制备,而磷化稼外延材料主要采用液相外延(DE)丁艺生产,是生产中低亮度红、黄绿色LED的主要材料。
磷化稼等材料属于间接跃迁带隙,进一步提高发光效率困难很大。

(2)铝锰钢磷(A1GaIMP)系列材料:
20世纪80年代初期,随着金属有机化学气相沉积(MocvD)技术的不断成熟,具有直接带隙的四元系铝稼钢磷材料成为研究的热点。
四元系铝锰钢磷材料属于直接带隙材料.具有发光效率高、覆盖波段宽(从570。650纳米)、波长调节方便等优点,是目前生产高亮度红、橙、黄和黄绿波段发光二极管的最重要的材料。
铝稼钢磷材料体系的研究成功,极大地促进了MD的发展。
四元系铝锰钢磷材料一般是在砷化稼(GaAs)衬底上用MocvD方法生长。
目前,四元系铝稼钢磷的外延技术已经非常成熟,是当今光电子行业发展的一个新的生长点和热点。

(3)氮化稼(GaN)系列材料:
进入20世纪90年代,氮化稼基材料的发展.使得半导体发光二极管的波段向短波方向延伸,绿光、蓝光和紫光发光二极管已经从实验室走向市场,商品化的蓝绿光发光二极管广泛应用于室内外全彩显示、交通灯等领域。
特别值得一提的是,氮化嫁基LED为全固态半导体照明的发展提供了基础。
氮化铱是1928年合成的,但到目前尚未制备出较大尺寸的单晶。
所有的氮化稼基器件都是在蓝宝石、碳化硅(s叫等衬底上生长的。
以氮化嫁为代表的III族氮化物可形成连续的三元(铝稼氮、姻掠氟)或四元(稼铝锅氮)固溶体,其带隙在1.9。6.2电子伏特之间连续可调,所制器件发光波长涵盖了全部可见光直到紫外光波段。
由于带隙宽,又具有良好的机械、热学、电学性能以及很好的抗辐射性,因此氮化物是良好的发光二极管材料。


半导体发光二极管材料第1张图

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