LED发光显示材料

1、LED发光显示材料叶翠红小组CONTENTSLED概述概述1P-N结结2LED特性特性3LED制备技术制备技术4LED应用领域应用领域5LED概述概述介绍以发光效率为标志的介绍以发光效率为标志的LED发展史发展史11907年，英国马可尼(Marconi)实验室的科学家Henry Round第一次推论半导体PN结在一定的条件下可以发出光。这个发现奠定了LED被发明的物理基础。1927年，俄罗斯科学家奥列弗拉基洛谢夫(Oleg Vladimirovich Losev)独立制作了世界上第一颗LED，其研究成果曾先后在俄国、德国和英国的科学杂志上发表，可惜当时并没有人理睬他。1955年，美国无线电公司

2、(RadioCorporation of America)33岁的物理学家鲁宾布朗石泰(Rubin Braunstein)首次发现了砷化镓(GaAs)及其他半导体合金的红外放射作用并在物理上实现了二极管的发光，可惜发出的光不是可见光而是红外线，但这个贡献也很大了。1961年，德州仪器公司(TI)的科学家鲍勃布莱德(Bob Biard)和加里皮特曼(Gary Pittman)发现砷化镓在施加电子流时会释放红外光辐射。他们率先生产出了用于商业用途的红外LED并获得了砷化镓红外二极管的发明专利。不久，红外LED就被广泛应用于传感及光电设备当中。 1962年，美国通用电气公司(GE)一名34岁的普通研

3、究人员尼克何伦亚克(Nick Holonyak Jr.)发明了可以发出红色可见光的LED，被称为“发光二极管之父”，后来也获得了N多奖项。当时的LED还只能手工制造，而且每只的售价需要10美元。1963年，他离开通用电气公司，出任其母校美国伊利诺大学电机工程系教授，培养自己的接班人。1972年，何伦亚克的学生乔治克劳福德(M. George Craford)踏着前辈们的脚步发明了第一颗橙黄光LED,其亮度是先前红光LED的10倍，这标志着LED向着提高发光效率方向迈出的第一步。20世纪70年代末期，LED已经出现了红、橙、黄、绿、翠绿等颜色，但依然没有蓝色和白色光的LED。 因为只有发明出蓝光

4、LED才可能实现全彩色LED显示，市场价值巨大，也是当时世界性的攻关难题。科学家们转而将重点放在了提高LED的发光效率上面。20世纪70年代中期，LED可产生绿、黄、橙色光时，发光效为1流明/瓦，到了20世纪80年代中期对砷化镓和磷化铝的使用使得第一代高亮度红、黄、绿色光LED诞生，发光效率已达到10流明/瓦。1993年，中村修二在日本日亚化学工业株式 会社(Nichia Corporation)就职期间，利用半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)发明了蓝光LED，在蓝光LED出现之前，由于无法通过RGB系统合成白光，LED的光效、亮度也不高，LED无法应用于照明领域。因此在199

5、5年中村修二采用铟氮化稼又发明了绿光 LED，在1998年利用红、绿、蓝三种LED制成白光LED，从此绿光与白光LED研制成功，标志着LED正式进入照明领域，是LED照明发展最关键的里程碑。中村修二被称为“蓝光、绿光、白光LED之父”1996年，日亚化学公司在日本最早申报的白光LED的发明专利就是在蓝光LED芯片上涂覆YAG黄色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉被激活后发出的黄光互补而形成白光。蓝色和白色光LED的出现拓宽了LED的应用领域，使全彩色LED显示、LED照明等应用成为可能。21世纪初，LED已经可以发出任何可见光谱颜色的光(还包括有红外线和紫外线)。其发光率已经达到100流明/瓦

6、以上 把一块把一块p型半导体和一块型半导体和一块n型半导体键合在一起，就形成型半导体键合在一起，就形成了了pn结。结。pn结是几乎一切半导体器件的结构基础，了解结是几乎一切半导体器件的结构基础，了解和掌握和掌握pn结的性质具有很重要的实际意义。结的性质具有很重要的实际意义。 同质同质同种半导体材料同种半导体材料pn结的形成结的形成：合金、扩散、离子注入合金、扩散、离子注入等等p 区区 NAn 区区 NDP-N结能带示意图结能带示意图合金合金扩散扩散离子注入离子注入合金结的深度对合金过程的温度和时间十分敏感，较难控制。合金结的深度对合金过程的温度和时间十分敏感，较难控制。目前已基本淘汰。目前已基

7、本淘汰。载流子扩散载流子扩散 空间电荷空间电荷 内建电场内建电场漂移流。漂移流。热平衡：热平衡： 扩散流扩散流 = 漂移流。漂移流。pn 结中无净电流。结中无净电流。p区和区和n区有区有统一的统一的EF空间电荷所在区域称为空间电荷所在区域称为空间电荷区。空间电荷区。xD 为空间电荷区宽度为空间电荷区宽度 pp2nn0n0p0ipnpDnADDDDJqpnqnLLL NL N 室温下硅室温下硅 PN 结的结的 J0 值约为值约为 10-10A/ /cm2 的数量级。的数量级。 00IAJ 由于当由于当 V kT/ /q 后，后，反向电流达到饱和值反向电流达到饱和值 I0 ，不再随反向电压而变化，

8、因此称不再随反向电压而变化，因此称 I0 为为 反向饱和电流反向饱和电流 。IVI00 J0 乘以乘以 PN 结的结面积结的结面积 A ，得，得举例：反向饱和电流举例：反向饱和电流 pnddpdnn0p0pnp2ni0pDnAexp1exp1exp1DDqVJJJqpnLLkTDDqVqVqnJL NL NkTkT PN 结结总的扩散电流密度总的扩散电流密度 Jd 为为当当 V = 0 时，时，Jd = 0 ， d0expqVJJkT 当当 V kT/ /q 时，时，当当 V kT/ /q 时，时，Jd = - -J0理想理想pn结的电流电压方程式，又称结的电流电压方程式，又称肖克莱肖克莱方程式。方程式。 pn结的结的J-V特性曲线特性曲线pn结的正向和反向伏安特性结的正向和反向伏安特性是不对称的，具有是不对称的，具有单向导电单向导电性性，此即，此即整流效应。整流效应。 u 伏安特性：正向特性与普通二极管相仿，当电压小于开启点以前无电流；超过开启点，电流迅速增加，正向电流与电