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LED基础知识培训-外延、芯片 王 立 2009-3-16 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

内容提要 1 2 3 4 LED器件基础知识 LED器件基础知识 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造 芯片制造 高效率LED芯片设计 芯片设计 高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 1、半导体发光的概念 发光是物体内部以某种方式吸收的能量转化 为光辐射的过程。 发光是一种非平衡辐射。 区分各种非平衡辐射的宏观光学参量是辐射 期间—去掉激发后辐射还可延续的时间。 发光的辐射期间在10-11秒以上。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 半导体发光的不同形态 粉末发光。 薄膜发光。 结型发光。 通常所说的半导体发光是指结型发光——器 件的核心在于p-n结。 半导体照明技术是结型电致发光和粉末光致 发光的结合。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 2、半导体发光的研究历史 1907 ! Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 1923, O.W. Lossev of Russia reported electroluminescent light emission in silicon carbide crystals. 1937, F. Destriau of France reported (field-excited electroluminescence of zinc sulfide powders. 1939 – 1944 World War II 1951 – Solid State Lighting potential resurfaced when a team of researchers led by Kurt Lehovec started to investigate the electroluminescent potential of silicon carbide. 1962 – Nick Holonyak Jr, working at General Electric, gave the first practical demonstration of LEDs. 1968 – HP Labs develops the first commercially available light-emitting diode. GE, Bell Labs make the same claim. LEDs were first invented in England, Korea and China as well, depending upon who you talk to. …… 1994 – 高亮度蓝光LED实现产业化，半

导体照明成为可能。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 3、半导体发光的原理 ——p-n结正向偏压下，电子和空穴复合 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 能带理论与半导体发光 由于晶体中原子的周期性排列而使价电子不再为 单个原子所有—电子的共有化。 电子的共有化使原先每个原子中具有相同能级的 电子能级，因各原子间的相互影响而分裂成一系 列和原来能级很接近的新能级，形成能带。 。 E B 1s ?E A O r r0 原子中的 能级 晶体中的能带 ?E 氢原子的能级分裂 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 两个相邻能带间可能有一个能量间隔-禁带 禁带宽度的大小是区分导体、半导体和绝缘体的 重要特征 空带 空带 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 空带 满带 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Eg 禁带 满带 ?E g ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 禁带 满带 导体能带 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation 半导体能带 绝缘体能带

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LED器件基础知识 LED的I-V特性和发光光谱 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 发光波长取决于 禁带宽度： λ= 1240/Eg (nm 可见光的波长范 围：380nm -800 nm，对应的禁带 宽度约3.3~1.6eV 通过形成混晶可 以实现发光波长 的连续变化。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 影响发光效率的几个因素 能带类型： 直接带隙、间接带隙 非辐射复合中心密度： 杂质、缺陷 器件结构： 载流子局域化、异质结、量子阱 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 影响出光效率的几个因素 内吸收 ——采用窗口层 电极吸收——透明电极 衬底吸收——采用透明衬底或反射镜 全内发射——表面粗化、光子晶体、改变界 面折射率，球面封装。 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 制造衬底 制造发光 二极管外 延片 制造 芯片 封状成 成品 例如GaAs、 、 例如 Al2O3 、 SiC等 等 例如MOCVD 例如 一片2直径英寸的外 一片 直径英寸的外 延片可以加工10000 延片可以加工 多个LED芯片 多个 芯片 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED器件基础知识 进入门槛高低 $$$$$$$$$ Level 1 外延材料制备 Level 2 发光芯片制备 Level 3 发光器件封装 Level 4 发光产品应用 参与者数量 ?? ??? ?????? ?????? ?????? ?????? $$$$$$ $$ $ Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

内容提要 1 2 3 4 半导体发光物理基础 LED材料生长 LED材料生长 LED芯片制造 芯片制造 高效率LED芯片设计 芯片设计 高效率 Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation Lattice Power (Jiangxi Corporation

LED常用发光材料 序号 1 发光材料 GaP 发光颜色 红色（ ）、黄绿（ ）、 ）、黄绿 ）、标 红色（RD）、黄绿（YG）、标 绿（SG） ） 黄色（ ）、橙色（ ）、橙色 黄色（HY）、橙色（HO） ） 红外（ 红外（IRC） ） 应用 指示灯，数码、时钟显示， 指示灯，数码、时钟显示， 底背光， 底背光，发光条等 同上 光耦， 光耦，近距离传输等 2 3 4 GaAsP/GaP GaAs GaAlAs/GaAs 红色