课程论文-紫光LED

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1、课程论文成绩:评语:任课教师签字：年月日紫光及紫外LED的制备及应用2012级，材料物理与化学，魏涛摘要：GaN基发光二极管(LED)在光通讯、数字音频系统、光印刷、生物技术和医疗等方面有广泛应用。木文简要的介绍了紫光/紫外LED的基木原理，结构发展现状及未来发展趋势。关键词：紫光/紫外LED；基本原理；半导体；发展现状；未来趋势1引言紫外LED是发射紫外光的二极管。一般指发光中心波长在400nm以下的LED,但有吋将发光波长大于380nm吋称为近紫外LED,而短于300nm吋称为深紫外LEDo因短波长光线的杀菌效果高，因此紫外LED常用于冰箱和家电等的杀

2、菌及除臭等用途。紫外LED主要采用GaN类半导体。产品方面，日亚化学工业上市了发光中心波长从365nm~385nm不等的品种，NitrideSemiconductor上市了发光中心波长为355nm〜375nm不等的品种。波长不足300nm的深紫外LED的开发活动也很活跃。2008年理化学研究所和松下电工曾公布，采用GaN类半导体的InAlGaN开发出了发光中心波长为282nm,光输出功率为10mW的深紫外LED。波长更短的深紫外LED方面，NTT物性科学基础研究所采用A1N材料开发出了发光中心波长为210nm的深紫外LEDo2LED基本原理大多数半导体发光

3、二极管是由掺杂半导体材料制成的。在纯半导体材料中，所有的原子都完美地与它们的邻居结合，没有留下自由电子连接电流，这类半导体被称为木征半导体，而将掺杂物质的半导体称为非木征半导体。根据掺杂物质对导电性的影响，分为施主杂质和受主杂质。杂质在带隙中形成能够提供电子的定域能级，叫做施主能级。施主能级一般靠近导带，电子在施主能级被激发到导带远比由价带被激发到导带容易。因此，对含有施主为主的半导体，只耍温度不等于0,其导电儿乎完全依靠由施主热释放到导带的电子。这种主要依靠电子导电的半导体，叫做N型半导体;杂质在带隙中形成能够提供空穴的能级，叫做受主能级。受主能级一般靠

4、近价带，电子由满带被激发到受主能级远比被激发到导带容易。因此，电子由价带被激发到受主，在价带留下许多空穴，形成空穴导电。这种主要依靠空穴导电的半导体，叫做P型半导体。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，当P型半导体和N型半导体结合在一起时，由于交界面处存在载流子浓度的差异，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。屯子和空穴都是带屯的，它们扩散的结果破坏了P区和N区屮原來的电屮性条件。这样P区一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子，N区一侧因失去电子而留下不能移动的正离子，这些不能移动的带电粒子被称为空间电荷，它们集中在P区和N区

5、交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，称为PN结，它具有一般PN结的I・U特性，即正向导通，反向截止，击穿特性:此外在一定的条件下，它还具有发光特性。制作半导体发光二极管的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。当在发光二极管PN结上加正向电压时，空间电荷层变窄，载流子扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入N区，N区的电子注入P区。于是在PN结附近稍偏于P区一边的地方，处于高能态的电子与空穴相遇复合时会把多余的能量释放并以发光的形式表现出來，从而把电

6、能直接转化成光能，这种复合所发出的光属于自发辐射，其示意图如图1-3o当在发光二极管的PN结上加反向电压时，少数载流子难以注入，因此不发光。严格来说发光二极管发光有二种:第一种是注入的电子与价带空穴的复合是在P区中发生，则可直接复合产生发光；或者注入的电子先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光，这种情况下发出的光为可见光。第二种是注入的电子有一些被非发光中心捕获，而后再与空穴复合，由于释放的能量不大，虽然能够发光，但所发岀的光是不可见的，即不可见光。发光的复合量和对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结数m

7、in产生。发光的波长取决于材料的价带宽度，所以选用不同价带宽度的半导体材料，就可以制造出发光颜色不同的发光二极管。发光二极管发光亮度可以通过工作电压（电流）的大小来调节，在很宽的工作电流范围内，发光二极管的发光亮度与工作电流大小成线性关系。图1-3发光二极管发光原理图I绚Fig.1-3luminescenceprincipleofLED3紫光/紫外LED的制备及结构InGaN是多量子阱蓝、绿、紫及紫外光LED理想的有源层材料，可以通过调节In组分来改变发光波长，其中蓝、绿光LED的制作技术较为成熟，而紫及紫外光LED的In含量比较低由于对位错密度敏感,不易

8、实现高功率输岀oInGaN基紫及紫外光LED在生产和生活的各个领域