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《《宽禁带半导体发光材料》2.1氮化物材料的性质1.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、大纲2.1.1概述2.1.2晶体及能带结构2.1.3氮化物缺陷2.1.4氮化物极性2.1.5化学性质2.1.6光学性质2.1.7接触特性2参考书•III族氮化物发光二极管技术及其应用科学出版社李晋闽等•氮化物宽禁带半导体材料与电子器件科学出版社郝跃等•LED器件与工艺技术电子工业出版社郭伟玲等•Widebandgapsemiconductors,fundamentalpropertiesandmodernphotonicandelectronicdevices,Springerpress,2006,K.Takahashi,A.Yoshikawa,A.Sandhu•预修课程：半导体
2、物理，刘恩科等，电子工业出版社3半导体元素分布4半导体材料的发展•第一代半导体材料（40-50年代）：以Si、Ge为代表。1947年，美国贝尔实验室Bardeen和Brattain发明了Ge点接触晶体管，1948年Schockley针对点接触晶体管不稳定特点，发明了面接触式晶体管，3人因此获得了1956年诺贝尔物理学奖。1958年第一块锗集成电路研制成功，开辟了半导体科学技术的新纪元，导致了电子工业革命。•第二代半导体材料（60-70年代）：以GaAs为代表。尽管硅在微电子技术应用方面取得巨大成功，但受制于带隙特点（间接，1.12eV，红外，，可见光1.6-2.8eV），硅基发光
3、器件进展十分缓慢。20世纪60年代发展了液相外延及气相外延等方法，生长出高质量GaAs、InP等单晶，促进了第二代半导体应用。人类进入光纤通讯、移动通信、高速宽带信息网络时代。•第三代半导体材料（80-90年代）：以GaN、SiC为代表的宽禁带材料。20世纪90年代，GaN为代表，主要是异质外延及p型掺杂的突破，不仅在高频、高速、微波大功率器件的国防应用领域，而且在全色显示和全固态白光照明等商业应用领域，都发挥了不可替代的作用，并触发了人类5社会照明技术革命2.1.1概述宽禁带半导体发光材料分类III-V(direct):AlN,GaN,InN,AlGaN,InGaN,BN(间
4、接)II-VI(direct):•ZnO(3.3eV),CdO(2.3eV),MgO(7.9eV),BeO(10.6eV),ZnCdO(2.3-3.3),ZnMgO(3.3-7.9),ZnBeO(3.3-10.6)•ZnS(3.77eV),CdS(2.5eV),ZnSe(2.7eV),CdSe(1.74eV),ZnTe(2.26eV),CdTe(1.45eV)IV(indirect):SiC,Diamond6元素原子半径7当前主要的宽禁带半导体发光材料•III族氮化物（0.7-6.2eV）GaN(3.4eV)InN(0.7eV)AlN(6.2eV)InGaN(0.7-3.4e
5、V)AlGaN(3.4-6.2eV)•II-VI族化合物（2.3-10.6eV）ZnO，ZnMgO,ZnCdO,ZnBeO•IV族化合物SiC（2.4-3.1eV）Diamond(5.5eV)，C（0D）,CNT（1D）,graphene（2D）608•红色：622-770nm•橙色：597-622nm•黄色：577-597nm•绿色：492-577nm•青色+蓝色：455-492nm•紫色：350-455nm9声音可见光波段位置移动通信（800-2KMHZ）Wi-Fi（2.4GHZ/5GHZ）光通讯10半导体材料对应的发光波长范围11人眼敏感区域12几种白光方式13CIE•In
6、ternationalcommissiononillumination(CIE)，国际发光照明委14员会，颜色数字化x,y色品图15常见半导体带隙/晶格常数/发光波长/晶体结构发光半导体斜体E(eV)=1240/λ(nm)620nm,2eVVisiblelightregion16620nm,2eVdiamond17不同材料LED对应的波长范围620nm,2eV•红光及红外：InGaAlP,AlGaAs,GaAs,InP•橙色：AlGaAs,InGaAlP，（InGaN）•黄色：GaP，InGaAlP,InGaN•绿色：AlP，InGaN•蓝色：InGaN•紫色：InGaN18红光
7、/黄光/绿光发光材料•AlGaAsmaterialssystem•0.5-2.5eV•AlGaInPmaterialssystem•Red,yellow,green,infrared•1.4-2.5eV•Red,yellow,green,infrared19氮化物半导体主要特点•GaN,AlN,InN及其三元/四元合金体系，均为直接带隙，辐射复合效率高，适用于发光材料及发光器件•二元/三元/四元化合物之间形成多层异质结构，如：MQWs和2DEG等，进一步提高辐射复合效率，以及提高
