半導(dǎo)體發(fā)光材料 (2)課件

半導(dǎo)體發(fā)光材料目錄半導(dǎo)體發(fā)光材料的條件半導(dǎo)體發(fā)光材料

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GaAs半導(dǎo)體材料

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Si基發(fā)光材料半導(dǎo)體發(fā)光材料器件半導(dǎo)體發(fā)光材料的條件合適的帶隙寬度電導(dǎo)率高的P型和N型晶體

用以制備優(yōu)良的PN結(jié)完整性好的優(yōu)質(zhì)晶體

制作高效率發(fā)光器件的必要條件發(fā)光復(fù)合幾率大

直接帶隙躍遷間接帶隙躍遷半導(dǎo)體發(fā)光材料直接帶隙躍遷特點：無聲子參與，發(fā)光效率高半導(dǎo)體發(fā)光材料直接躍遷的半導(dǎo)體材料以III-V族化合物半導(dǎo)體以及由它們組成的三四元固溶體為主GaAsInPGaNGaAsPInGaAsP......GaAs半導(dǎo)體材料典型的直接躍遷型材料最為重要且研究最多的III-V族化合物半導(dǎo)體Eg~1.43eV，λ~900nm微波器件，半導(dǎo)體激光器，上轉(zhuǎn)換可見光器件的紅外激發(fā)源，發(fā)光耦合器的紅外發(fā)光源等許多材料外延生長的襯底GaAs的發(fā)光原理室溫下用電子束激發(fā)GaAs發(fā)光時的相對效率與雜質(zhì)濃度10161017101810191020N型P型10-410-310-210-11發(fā)光相對效率雜質(zhì)濃度（cm-3）GaAs的發(fā)光原理雜質(zhì)濃度增加引起的態(tài)密度變化EgEDE（a）低濃度（b）中等濃度下的雜質(zhì)帶（c）高濃度下的帶尾GaAs的發(fā)光原理

高雜質(zhì)濃度晶體內(nèi)的帶間躍遷EghvhvEP(E)(a)N型晶體(b)P型晶體半導(dǎo)體發(fā)光材料間接帶隙躍遷特點：有聲子參與，發(fā)光效率低。Si基發(fā)光材料硅（Si）是目前最主要的半導(dǎo)體，在微電子器件材料領(lǐng)域占有主流地位，硅基光電子集成是目前科學(xué)研究的熱點。光發(fā)射器件是硅基光電集成中的關(guān)鍵器件，要實現(xiàn)硅基光電子集成，就必須解決硅基材料的發(fā)光問題！Si基發(fā)光材料1984年Dimaria等人報道了，半透明Au膜/SiO2(50nm)/富硅SiO2(20nm)/n-Si結(jié)構(gòu)在1000℃退火后，正向偏壓大于15V下有電致發(fā)光出現(xiàn)。1990年Canham報道了室溫下多孔硅的強光致發(fā)光。近年來許多研究機構(gòu)正在通過半導(dǎo)體雜質(zhì)工程或能帶工程的方法來改善硅的發(fā)光效率，并取得一定的進展。硅基量子結(jié)構(gòu)研究集中在α-Si(Ge)/SiO2超晶格、SiGe/Si量子阱和Si(Ge)量子點發(fā)光。原因為了對量子點發(fā)光的機理進行深入研究，以求得物理上的正確模型與解釋。在Si上制作量子點，從三維上對電子和空穴進行限制，真正回避了硅基材料間接帶隙發(fā)光效率低的難題。半導(dǎo)體發(fā)光材料器件半導(dǎo)體發(fā)光材料器件1.51.00.5近紅外可見光InGaAsP激光器?Δ?ΔΔInGaAs激光器AlGaAs激光器?AlInGaP激光器(紅