半導(dǎo)體照明技術(shù)：第三、四章半導(dǎo)體發(fā)光材料晶體導(dǎo)論 半導(dǎo)體的激發(fā)與發(fā)光

1、 第三章 半導(dǎo)體發(fā)光材料晶體導(dǎo)論第四章 半導(dǎo)體的激發(fā)與發(fā)光3.4 半導(dǎo)體發(fā)光材料的條件 半導(dǎo)體材料的帶隙寬度必須大于所需發(fā)光波長的光子能量?？梢姽馄骷?，Eg1.78eV 可獲得電導(dǎo)率高的P型和N型晶體。摻雜濃度不應(yīng)小于11017/cm3；高遷移率材料。 可獲得完整性好的優(yōu)質(zhì)晶體。盡量減少雜質(zhì)和晶格缺陷。要綜合考慮生長方法和襯底的選擇。 發(fā)光復(fù)合概率大。一般來說，直接帶隙的半導(dǎo)體材料的發(fā)光復(fù)合概率較大。能帶裁剪工程設(shè)計和創(chuàng)造新的發(fā)光材料。 4.2 注入載流子的復(fù)合（1）輻射型復(fù)合）輻射型復(fù)合 電子和空穴由于碰撞而復(fù)合（直接和間接） 通過雜質(zhì)能級復(fù)合 通過相鄰能級的復(fù)合 激子復(fù)合（2）非輻射復(fù)合）

2、非輻射復(fù)合伴隨多數(shù)的聲子的復(fù)合俄歇復(fù)合器件表面的復(fù)合 4.2.2 輻射型復(fù)合（b）間接能隙復(fù)合）間接能隙復(fù)合導(dǎo)帶價帶導(dǎo)帶價帶（a）直接能隙復(fù)合）直接能隙復(fù)合GaAs, GaN和一些三元化合物是典型的直接帶隙材料21pEEhE電子與光子的相互作用，同時還有電子和聲子的相互作用，其發(fā)生的概率比直接躍遷發(fā)生的概率小210()gEEEhh 4.2.2 輻射型復(fù)合 通過雜質(zhì)能級的復(fù)合通過雜質(zhì)能級的復(fù)合：導(dǎo)帶上的電子被電離的雜質(zhì)所捕獲，然后再落到價帶上，與空穴復(fù)合，并同時放出能量hv 相鄰能級的復(fù)合相鄰能級的復(fù)合：雜質(zhì)能級間的電子和空穴的復(fù)合。如GaAs中硅雜質(zhì)引起的紅外發(fā)光 激子復(fù)合激子復(fù)合：除了固定在

3、晶格上的電子和自由電子外，還存在處于它們中間能量的固定在格點(diǎn)上的電子，即處于激發(fā)態(tài)的電子，激子。激子形成的電子空穴對由于復(fù)合發(fā)光。ECEVEDhvECEVEDhv=1.38eVEAGaAs 1.42eV0.0058eV0.035eV 4.2.3 非輻射型復(fù)合 階段地放出聲子的復(fù)合：由于缺陷和深能級雜質(zhì)，電子的能量會階段性的釋放，以產(chǎn)生聲子。 俄歇復(fù)合：電子和空穴復(fù)合時，把釋放的能量轉(zhuǎn)移給其它的鄰近載流子。 表面復(fù)合：表面比內(nèi)部存在更多的缺陷，非輻射概率高 4.4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子阱 異質(zhì)結(jié)：兩塊具有不同帶隙能量的單晶半導(dǎo)體連接而成的。 異質(zhì)結(jié)的界面會由于晶格和熱應(yīng)力失配造成的缺陷，影響異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量。 單異質(zhì)結(jié) 雙異質(zhì)結(jié)Eg1Eg2npEcEvEg1npEcEvEg1Eg2p 4.4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子阱4.4 異質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子阱 雙異質(zhì)結(jié)的有源層厚度下降到與電子的德布羅意波可比擬時（納米量級），載流子被量子局