半導體物理器ppt課件(已修改)
2025-05-18 12:46 本頁面
【正文】 第八章 發(fā)光二極管和半導體激光器 ● 輻射復合與非輻射 ● LED的基本結構和工作過程 ● LED的特性參數(shù) 發(fā)光二極管和半導體激光器 五族化合物中觀察到輻射復合 PN結發(fā)光 1962年砷化鎵發(fā)光二極管和激光器研制成功 1970年砷化鎵 鋁鎵砷激光器實現(xiàn)室溫連續(xù) 引言 發(fā)光二極管和半導體激光器 在復合過程中電子多余的能量可以以輻射的形式（發(fā)射光子）釋放出來，這種復合稱為輻射復合，它是光吸收的逆過程。 在復合過程中電子的多余能量也可以以其它形式釋放出來，而不發(fā)射光 子，這種復合稱為非輻射復合。 光電器件利用的是輻射復合過程，非輻射復合過程則是不利的。了解半導 體中輻射復合過程和非輻射復合過程是了解光電器件的工作機制和進行器件 設計的基礎。 發(fā)光二極管和半導體激光器 帶間輻射復合是導帶中的電子直接躍遷到價帶與價帶中的空穴復合。發(fā)射的光子的能量接近等于半導體材料的禁帶寬度。 由于半導體材料能帶結構的不同，帶間輻射復合又可以分為直接輻射復合和間接輻射合兩種 : 導帶 價帶 導帶 價帶 圖 81 帶間復合： （ a） 直接能隙復合 （ b） 間接能隙復合 發(fā)光二極管和半導體激光器 輻射復合 直接輻射復合 對于直接帶隙半導體，導帶極小值和價帶極大值發(fā)生在布里淵區(qū)同一 點如圖 。 光子KKK ??? ?? 12電子在躍遷過 程中必須遵守能量守恒和準動量守恒 準動量守恒要求 2K?1K?光子K? =躍遷前電子的波矢量 =躍遷后電子的波矢量 =躍遷過程中輻射的光子的波矢量 發(fā)光二極管和半導體激光器 (82)式說明這種躍遷發(fā)生在 空間的同一地點，因此也被稱為豎直躍遷。 12 KK ?? ?k?gEEEh ??? 12?（ 82） 能量守恒要求 式中 2E = 躍遷前電子的能量 1E = 躍遷后電子的能量 ?h = 輻射光子的能量 發(fā)光二極管和半導體激光器 qKK ??? ??? 12q?phEEh ?? ??? 12gE?（ 84） p?為聲子頻率。 ph?一般比電子能量小得多，可以略去。 為聲子的能量， 間接
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