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電子發燒友網>電子資料下載>顯示及光電>藍色LED發光技術的研發(上)

藍色LED發光技術的研發(上)

2017-10-16 | rar | 0.1 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

  1993年日亞化學工業推出藍色LED之后,有一段時期公眾普遍認為藍色LED就是日亞化學開發出來的。對此,天野教授說,“藍色LED的產品化是眾多先行者為了合成出氮化鎵(GaN)類半導體晶體而開發的技術和堅持的結果”。

  赤崎和天野的研究小組,就在GaN類藍色LED的開發中做出了重要貢獻。赤崎在2001年獲得了“應用物理學會成就獎”,獲獎理由中有這樣一段話:“在GaN類氮化物半導體材料和元器件的研發中,赤崎及其研究小組的研究是所有研究的出發點。通過開發低溫緩沖層技術,1986年成功地獲得了品質明顯提高的晶體,并在1989年實現了此前不可能的p型傳導和n型傳導性控制,同年還實現了pn結藍色發光二極管?!?/p>

  藍色LED技術確立于1985年,對外公開發表在1986年。

  藍色LED發光技術的研發(上)

  圖:高亮度藍色LED的構造藍寶石襯底上有低溫GaN緩沖層

  在介紹藍色LED發明時,提到的全是GaN類藍色LED,因為GaN類藍色LED被認為是現在實用化的藍色LED的原型。其實,要說發藍光的LED這個概念,碳化硅(SiC)類藍色LED早在GaN類藍色LED之前就誕生了。不過,SiC類藍色LED輸出的光較弱,對很多研究人員在藍色 LED之后瞄準的藍色半導體激光器的開發也沒有起作用,所以,現在如果沒有特別說明,藍色LED就是指GaN類藍色LED。

  赤崎和天野的研究小組之所以能獲得這么高的評價,是因為他們一直堅持研究很多研究人員已經放棄的GaN材料,付出的努力最終成就了藍色LED。

  赤崎選擇的是GaN這條艱難之路

  要想讓藍色LED和藍色半導體激光器等藍色發光器件發光,至少需要帶隙在2.6eV(電子伏)以上的大型半導體材料。發光波長與帶隙能量之間的公式為

  發光波長(nm)= 1.24/帶隙能量(eV)×100

  藍色發光波長為455~485nm,按照公式倒推,需要的帶隙能量為2.55~2.72eV。因此,要想實現藍色發光器件,至少需要 2.6eV以上的帶隙能量。這種帶隙能量較大的半導體被稱為寬禁帶半導體,根據上面的公式可知,只有寬禁帶半導體才能發出高能量藍色區域的短波長的光。

  在1960年代后半期至1980年代前半期,這種藍色發光器件的候補材料有SiC、硒化鋅(ZnSe)和GaN三種。但這三種材料受到的期待并不相同。根據晶體生長的難易程度,大多數研究人員都把目光投向了SiC和ZnSe這兩種材料。

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