《9 半导体光电子材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《9 半导体光电子材料（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 半导体光电子 材料n电子器件和光电子器件应用是半导体材料 最重要的两大应用领域n半导体材料Si，GaAs和GaN，InP等既是重 要的电子材料，也是重要的光电子材料8.1 半导体激光材料n1962年，GaAs激光二极管的问世，作为半 导体光电子学的开端。n激光的激射波长取决于材料的带隙，且只 有具有直接带隙的材料才能产生光辐射， 它使注入的电子空穴自己发生辐射复合 以得到较高的电光转化效率产生激光的条件n1. 形成粒子数反转，使受激辐射占优势n2. 具有共振腔以实现光量子放大n3. 外界输入能量至少要达到阈值，使激光管 的增益至少等于损耗LD材料nGaAs基nInP基nGaN基nGaS
2、b基8.2 半导体显示材料n发光二极管（LED）n电致发光显示8.2.1 发光二极管 LEDn发光二极管Light-Emitting Diode 是由数层很薄的掺 杂半导体材料制成。n当通过正向电流时，n区 电子获得能量越过PN结 的禁带与p区的空穴复合 以光的形式释放出能量 。LED应用n半导体白光照明n车内照明n交通信号灯n装饰灯n大屏幕全彩色显示系统n太阳能照明系统n其他照明领域n紫外、蓝光激光器高容量蓝光DVD、激光打 印和显示、军事领域等LED照明的优点n发光效率高，节省能源n耗电量为同等亮度白炽灯的 10%-20%，荧光灯的 1/2。n绿色环保n冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生
3、废物少n寿命长n寿命可达10万小时n固体光源、体积小、重量轻、方向性好n单个单元尺寸只有35mmn响应速度快，并可以耐各种恶劣条件n低电压、小电流半导体照明是21世纪最具发展前景 的高技术领域之一地区条件效益 条件 能源节约节约 降低二氧化碳排放 美国 5白炽炽灯及55日光灯被 白光LED取代 每年节节省350亿亿美元 电费电费。 每年减少7.55亿亿吨二氧 化碳排放量。 日本 100白炽炽灯被白光LED 取代 可少建1-2座核电电厂。 每年节节省10亿亿公升以上 的原油消耗。 台湾 25白炽炽灯及100日光灯 被白光LED取代 节节省110亿亿度电电，约约 合1座核电电厂发电发电量 。 美国
4、半导体照明计划n从2000年起国家投资5亿美 元n到2010年 55%的白炽灯和 荧光灯被半导体灯取代n每年节电达350亿美元n2015年形成每年500亿美元 的半导体照明产业市场日本21世纪照明计划n投入资金50亿日元n到2007年 30%的白炽灯 被置换为半导体照明灯欧盟彩虹计划n应用半导体照明实现：n高效n节能n不使用有害环境的材料n模拟自然光韩国“固态”照明计划n2004年-2008年韩国政府计 划投入1亿美元，企业提供 30%配套资金，近期开始 实施，预计2008年LED的 发光效率达到80lm/Wn我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院 呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导
5、 体照明产业。n国家启动国家半导体照明工程n用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照 明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个 三峡水电站的发电量（800亿度）中国专家的呼吁高亮度白光LED的实现基于蓝光LED，通过 黄色荧光粉激发出黄 光，组合成为白光通过红、绿、蓝三种 LED组合成为白光基于紫外光LED，通 过三基色粉，组合成 为白光Ge： Eg0.67 eV 红光 GaP：Eg2.25 eV 绿光 GaN：Eg3.4 eV 蓝光日亚公司1994年首创用MOCVD制备 了GaN LED市场分布分析2003年全球GaN基LED芯片产量n按全球LED市场划分 ，目前市场主要集中 在
6、日本、美国、欧洲 等发达国家和地区， 仅日本、美国市场就 占到全球的60以上 。n按应用领域划分，目前，高亮度LED主要用途及市场有显示 器背光源（如手机、PDA）、标志（如户外显示）、景观照 明、汽车、电子设备、交通信号灯及照明等。 8.2.2 电致发光材料n电致发光又称为场致发光，与LED的低电 场结型发光相比，是一种高电场作用下发 光。n电致发光材料分为粉末发光材料和薄膜发 光材料1）粉末发光材料n半导体粉末发光材料的发光特性主要由一 线特殊杂质作为激活剂和共激活剂所决定 的nZnS粉末，常用Cu作为激活剂；Al，Ga，In 等作为共激活剂常用的电致发光粉末材料nZnS:Mn,Cu-发黄
7、光nZnS:Ag-发蓝光nZnS:Cd,Ag-发红、绿光2）薄膜发光材料n薄膜发光材料发光机理和粉末材料基本相 同n但薄膜材料可以在高频电压下工作，发光 亮度也较高常用薄膜电致发光材料nZnS:Mn-发黄光nZnS:Tb-发绿光nZnS:Mn-发蓝光8.2.3 阴极射线发光材料n阴极射线管是将电信号转换成光学图像的电子束 管，常见的彩色电视显像管n它的光电转换是通过其中的荧光屏来实现的；n所用蓝粉和绿粉以ZnS为主8.3 太阳能电池材料nSi电池材料n化合物半导体材料8.3.1 Si电池材料n单晶Si电池n多晶硅电池n带状硅电池n薄膜硅电池材料8.3.2 化合物半导体材料nCuInSe2电池nCdTe电池；nGaAs电池nGaSb电池
