led半導體發(fā)光顯示器件-在線瀏覽
2025-02-02 02:18本頁面
【正文】 。 電壓小于開啟點無電流 LED的發(fā)光效率 復合理論 導帶中的電子與價帶中的空穴相復合時，一定要釋放出多余的能量。最后轉(zhuǎn) 變?yōu)闊崮芑蚣ぐl(fā)別的載流子。 ? 直接復合：電子在導帶與價帶間直接躍遷而引起非平衡載流子的復合過程，也稱為帶間復合。 其能帶結(jié)構(gòu)的特點是，在價帶頂與導帶底 不存在動量差 ，這種半導體發(fā)生的復合稱為直接躍遷型。GaAs, InP屬于這種材料。 間接復合（躍遷） 對應于 電子與空穴的初始動量不同 的情況，這種初始動量不同的電子、空穴的復合稱為 間接躍遷型 ，其能帶結(jié)構(gòu)如圖 (b)所示。 輻射效率低，一般為 %，如 GaP 通過在導帶與價帶之間加人被稱作等電子捕集器 (isoelectronic trap)的雜質(zhì)中心，也可以使像 GaP這種間接遷移的情況達到很高的發(fā)光效率，如圖 (c)所示 。 基質(zhì)晶體中的原子用同一列的元素置換，由于兩者電子親和力不同，會對電子或空穴產(chǎn)生吸引力，這類勢阱叫 等電子陷阱 。 如 GaP： N 三種發(fā)光機制 施主受主對復合 指施主俘獲電子和受主俘獲空穴的一種復合，是一種發(fā)射光子能量小于帶隙的重要機制，那能明顯提高間接帶隙半導體的發(fā)光效率。也稱DA對。 例紅光 GaP LED中， 同時摻雜入了Zn原子和氧原子，形成 DA對。多發(fā)生在載流子濃度很高的情況下。 ? 多聲子躍遷過程： 電子 空穴對復合時，多余的能量以多個聲子能量放出（變成熱量） 降低非輻射復合是提高 LED發(fā)光效率的一個重要方面。 半高寬度反映譜線的寬窄，即 LED單色性的程度 半導體材料與發(fā)光波長 LED的發(fā)光源于電子與空穴的復合，其發(fā)光波長是由復合前空穴和電子的能量差決定的。 可見光： 380nm λ 760nm Eg eV 例： Si的禁帶寬度為 , 不能用 藍光 LED Eg eV, 需用寬禁帶半導體 紅外 LED 一般使用直接遷移型材料 ， 如 GaAs， GaAlAs，InGaAsP等 。 紅色 LED的中心材料 是以 ZnO對作為發(fā)光中心的 GaP， ZnO對在其中起等電子捕集器的作用 。 藍色 LED 需要采用禁帶寬度大的材料， 已經(jīng)在研究開發(fā)的有SiC， GaN， ZnSe， ZnS等。GaN， ZnSe， ZnS為直接躍遷型，可獲得高輝度發(fā)光。 在橙色 、 黃色 LED中 ， 使用的是以 N為等電子捕集器的 GaAsP； 在綠色LED中 ， 使用的是摻雜有高濃度 N的間接遷移型 GaP。 電流注入與發(fā)光 實際 LED的基本結(jié)構(gòu)要有一個 PN結(jié)。通常稱此為 少數(shù)載流子注入， 注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子發(fā)生復合從而放出光。電流開始增加時對應的電壓相應于 PN結(jié)勢壘的高度，稱該電壓為 起始電壓 ，起始電壓隨 LED材料及元件的結(jié)構(gòu)不同而不同， GaAs為 ～ ， GaAIAs為～ ， GaP為 ， SiC為 。 LED的發(fā)光效率 η= ηi ηc ηe ηi 載流子向 PN結(jié)的注入效率 ηc載流子變?yōu)楣獾淖儞Q效率 ηe產(chǎn)生的光到達晶體外部的光取出效率 為獲得較高的發(fā)光效率，一般要采取各種措施，例如在結(jié)構(gòu)上采取讓光通過一般說來吸收介質(zhì)作率較小的 N型半導體，為防止由于晶體表面反射造成的損失，在晶體表面涂覆高折射率的薄膜、折射率較大的為圓頂天窗等等。由于在 PN結(jié)附近發(fā)生的光會受到晶體內(nèi)部的吸收以及反射而減少，一般說來，外部量子效率要低于內(nèi)部量子效率。 發(fā)光二極管 (LED) 本節(jié)完 發(fā)光二級管制造中的主要工藝技術 LED需要優(yōu)質(zhì)無缺陷的單晶材料。 (大單晶切片缺陷量大） 外延：指在單晶襯底上生長一層新單晶的技術。故稱外延層。 外延技術 （ 1） 液相外延（ liquid phase epitaxy， LPE）法 從原理上說是溶液冷卻法，即利用溶解度相對于溫度的變化，通過飽和溶液的冷卻，使過飽和的溶質(zhì)部分在基板表面析出的方法。紅、綠色 LED用的 GaP，紅色 LED用的 GaAIAs，紅外 LED用的 GaAs，長波長 LED用的 InGaAsP都是通過 LPE法制作的。 發(fā)光二極管 (LED) 缺點：欲生長晶體的晶格常數(shù)與襯底的晶格常數(shù)偏離不能大于 1%；沿生長方向組分不均勻；層厚小于 ，生長難以控制。 （ 3）分子束外延（ molecular beam epitaxy， MBE）法， 如圖 7－ 12所示，是使 PBN小孔坩堝中的固體加熱氣化，得到的分子束射向加熱到一定溫度的基板單晶上進行單晶生長的方法。 缺點：價格昂貴，設備復雜，主要用作科研用途，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。其裝置示意見圖 713。 發(fā)光二極管 (LED) 基片可轉(zhuǎn)動 生產(chǎn) MOCVD的廠家以德國 AIXTRON和美國的EMCORE公司最為著名。 目前可以提供工業(yè)化生產(chǎn)的 MOCVD設備制造商有限 ，
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