半導體發(fā)光二極管講義

半導體發(fā)光二極管講義第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月定義：半導體p-n結(jié)或與其類似的結(jié)構加電壓時以高效率發(fā)光的器件。Lightemittingdiode,LED

二十世紀90年代才研制出高亮度LED。顏色：紫外、紫光、藍光、綠光、黃光、橙光、紅光、紅外、白光

/1、發(fā)光二極管定義和應用第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)應用劃分的超高亮度發(fā)光二極管市場第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月LED水下燈飾LED照明的會議室第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月汽車燈草坪燈LED特點：電壓低，小于5伏；響應時間短，幾十nS；壽命長，幾萬小時以上;耗能低；

無污染

LED應用：背光源、大屏幕顯示、燈具、防偽、生物、醫(yī)學白光LED流明效率達到150流明/瓦（lm/W）流明效率已經(jīng)超過日光燈（80lm/W)第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月在電流作用下，n型層的電子和p型層的空穴發(fā)生擴散，電子和空穴復合發(fā)光。2、LED發(fā)光原理第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月可見光波長：380nm～770nm(700nm),

發(fā)光二極管波長：紫:380-410nm;藍:430-480nm;綠:510-550nm;黃:570-600nm;紅:620-700nm發(fā)光波長由光子能量決定,光子能量一般由禁帶寬度決定光子能量:E=hυυ：頻率，h：普朗克常數(shù)（4.14×10-15eV·s）

發(fā)光波長:λ=c/υ=hc/E=1240/E（nm）禁帶寬度2.0eV,發(fā)光波長：620nm

第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月白光LED發(fā)光原理

1:藍光芯片激發(fā)黃光熒光粉:成本低,應用最廣2:紫光或紫外光芯片激發(fā)藍,黃,紅熒光粉芯片發(fā)光效率不高3:紅,綠,藍芯片組合成本高,高檔場所應用第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月注入的電子和空穴數(shù)目；非輻射復合中心的數(shù)目；輻射復合幾率；出光效率3、決定LED強度因素hvnp第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月獲得較高載流子濃度的p型和n型材料；減少缺陷和雜質(zhì)濃度；提高電子和空穴的復合幾率；提高出光效率。4、提高LED性能途徑第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月提高復合幾率（內(nèi)量子效率）:量子阱結(jié)構第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月提高出光效率第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)發(fā)光波長（λ）；一般用nm表示。(2)正向電壓:20mA時所用電壓；一般用Vf

。(3)輸出光功率:20mA時的輸出光功率，用mW，W表示。

20mA時的輸出光功率，單位：坎德拉，cd；mcd；照明光源：流明/瓦；lm/W；白熾燈（25lm/W）；日光燈（80lm/W）(4)反向漏電流：反向5伏或10伏時的反向電流。5、LED的電流電壓特性和性能參數(shù)第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月外延片生長芯片制備封裝n型電極p型電極

/6、LED制備流程第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）外延片生長：金屬有機氣相沉積metalorgannicchemicalvapordeposition（MOCVD）生長參數(shù)：溫度、氣壓、原材料、流量、摻雜劑量熱電偶尾氣管GaN-MOCVD反應室管有機源NH3光學探頭冷卻水尾氣管(CH3)3Ga+NH3GaN+3CH4H2第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月LED外延片結(jié)構：同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)、量子阱、量子點發(fā)光二極管材料的選擇：

1.帶隙寬度合適

2.有合適的襯底材料

3.可獲得高電導率n型和p型材料

4.載流子復合幾率大,可獲得異質(zhì)結(jié)或量子阱結(jié)構第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月藍寶石緩沖層未摻雜GaNn-GaN:SiP-AlGaN:MgBarrierGaNWellInGaNP-GaN:Mg金屬電極n-AlGaN:Si金屬電極量子阱（2）芯片制備：

第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月光刻刻蝕鍍膜光刻、刻蝕合金鍍膜鍍膜光刻、刻蝕合金光刻、刻蝕外延片工序：光刻、刻蝕、鍍膜、合金、劃片（切割）、裂片、分選設備：

光刻機、刻蝕機、電子束蒸發(fā)臺（鍍膜機）、合金爐、磨片機、劃片機、裂片機、芯片分選設備制備環(huán)節(jié)多，各環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，成品率對于規(guī)?；a(chǎn)極為重要。

第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月增加外量子效率：厚的窗口層及透明基板第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月表面編織第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月改變芯片幾何形狀第21頁，課件共2