半导体发光二极管讲义

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1、半导体发光二极管定义：半导体p-n结或与其类似的结构加电压时以高效率发光的器件。Lightemittingdiode,LED二十世纪90年代才研制出高亮度LED。颜色：紫外、紫光、蓝光、绿光、黄光、橙光、红光、红外、白光http://www.shdanse.com/1、发光二极管定义和应用根据应用划分的超高亮度发光二极管市场LED水下灯饰LED照明的会议室汽车灯草坪灯LED特点：电压低，小于5伏；响应时间短，几十nS；寿命长，几万小时以上;耗能低；无污染LED应用：背光源、大屏幕显示、灯具、防伪、生物、医学白光LED流明效率达到150流明/瓦（lm/

2、W）流明效率已经超过日光灯（80lm/W)在电流作用下，n型层的电子和p型层的空穴发生扩散，电子和空穴复合发光。2、LED发光原理可见光波长：380nm～770nm(700nm),发光二极管波长：紫:380-410nm;蓝:430-480nm;绿:510-550nm;黄:570-600nm;红:620-700nm发光波长由光子能量决定,光子能量一般由禁带宽度决定光子能量:E=hυυ：频率，h：普朗克常数（4.14×10-15eV·s）发光波长:λ=c/υ=hc/E=1240/E（nm）禁带宽度2.0eV,发光波长：620nm白光LED发光原理1:蓝光

3、芯片激发黄光荧光粉:成本低,应用最广2:紫光或紫外光芯片激发蓝,黄,红荧光粉芯片发光效率不高3:红,绿,蓝芯片组合成本高,高档场所应用注入的电子和空穴数目；非辐射复合中心的数目；辐射复合几率；出光效率3、决定LED强度因素hvnp获得较高载流子浓度的p型和n型材料；减少缺陷和杂质浓度；提高电子和空穴的复合几率；提高出光效率。4、提高LED性能途径提高复合几率（內量子效率）:量子阱结构提高出光效率(1)发光波长（λ）；一般用nm表示。(2)正向电压:20mA时所用电压；一般用Vf。(3)输出光功率:20mA时的输出光功率，用mW，W表示。20mA时的输

4、出光功率，单位：坎德拉，cd；mcd；照明光源：流明/瓦；lm/W；白炽灯（25lm/W）；日光灯（80lm/W）(4)反向漏电流：反向5伏或10伏时的反向电流。5、LED的电流电压特性和性能参数外延片生长芯片制备封装n型电极p型电极http://www.sh-rainbow.com.cn/6、LED制备流程（1）外延片生长：金属有机气相沉积metalorgannicchemicalvapordeposition（MOCVD）生长参数：温度、气压、原材料、流量、掺杂剂量热电偶尾气管GaN-MOCVD反应室管有机源NH3光学探头冷却水尾气管(CH3)3

5、Ga+NH3GaN+3CH4H2LED外延片结构：同质结、异质结、双异质结、量子阱、量子点发光二极管材料的选择：1.带隙宽度合适2.有合适的衬底材料3.可获得高电导率n型和p型材料4.载流子复合几率大,可获得异质结或量子阱结构蓝宝石缓冲层未掺杂GaNn-GaN:SiP-AlGaN:MgBarrierGaNWellInGaNP-GaN:Mg金属电极n-AlGaN:Si金属电极量子阱（2）芯片制备：光刻刻蚀镀膜光刻、刻蚀合金镀膜镀膜光刻、刻蚀合金光刻、刻蚀外延片工序：光刻、刻蚀、镀膜、合金、划片（切割）、裂片、分选设备：光刻机、刻蚀机、电子束蒸发台（镀膜

6、机）、合金炉、磨片机、划片机、裂片机、芯片分选设备制备环节多，各环节的稳定性，成品率对于规模化生产极为重要。增加外量子效率：厚的窗口层及透明基板表面编织改变芯片几何形状采用光子晶体技术（3）、LED封装：工序：装架、键合、封装、等国内绝大数公司从事LED封装和应用产品生产外延片生长和芯片制备产业薄弱