1、发光二极管（LED）简要介绍,报告人：邱 伟学号：2014223070078专业：化学工艺,2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管(LED),1、什么是发光二极管？,2、发光二极管发光的原理,3、中村修二等人为什么能够获奖？,显示屏,霓虹灯,什么是发光二极管？,发光二极管,通常称为LED,是一个微小的电灯泡。但不像常见的白炽灯泡，发光二极管没有灯丝，而且又不会特别热。它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。目前发光二极管主要用于显示屏、交通、汽车、生活及装饰用灯。,
2、红绿灯,刹车灯,生活用灯,灯的发展历史,1879年爱迪生发明了电灯（白炽灯）,1938年，美国通用电气公司的伊曼发明了节电的荧光灯（日光灯）,1962 年美国通用电气公司工作Holonyak 博士发明了第一个红色发光二极管,1853年波兰发明家Ignacy Lukasiewicz发明了煤油灯,原始社会：火把,三千多年前古埃及和古希腊人：蜡烛,发光原理的区别,阴极灯丝发射电子与灯管内部汞原子发生碰撞产生紫外光紫外光通过涂在灯管管壁得荧光粉折射出可见光,电加热钨丝核外电子激发向高能级跃迁向低能级层跃迁光,白炽灯：,日光灯：,共价键结构平面示意图,在硅晶体中，所有外层电子都形成了完美的共价键，电子不
3、能到处运动，没有用于传导电流的自由电子，故纯净的硅晶体几乎是一种绝缘体,发光二极管的发光原理,硅二极管,硅原子结构,掺杂VA元素的N型Si,增加e-或减少e-,要使硅导电即需要存在自由移动的电子,N型掺杂,P型掺杂,P型硅和N型硅除了使硅晶体导电性增强外，还存在着某些有趣的现象。,损耗区,损耗区的形成，使电流无法流通,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,P-Type,N-Type,电池正接,导通,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,
4、-,P-Type,N-Type,电池反接,不导通,为什么二极管会发光?,能带理论,满带,价带,导带,14e-,10e-,光子,禁带宽度越宽，释放的能量越大，光的波长越短。,N区,P区,结区,导带,Eg,光子,价带,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,P-区,N-区,故氮化物GaN、InN、AlN以及它们的混合晶体是很重要的发光材料。尤其是混合晶体InGaN可以覆盖整个可见光光谱。,发光二极管的材料,发光二极管的发光材料不用硅，而使用磷化镓（GaP）、磷砷化镓（GaAsP）、砷铝镓（GaAIAs）、GaN、InN
5、、AlN及其混合晶体材料。,不同发光材料所发出的光的颜色,1、发明基于了 InGaN 的蓝光发光二极管。使制备白光LED成为可能。,诺贝尔奖获得者中村修二等人的贡献,3、成功制备出了P型GaN。从一开始，n型的GaN很容易制备出来。但是，多年来，就是几乎得不到p型的GaN。Amano 等人利用有机化学气相外延获得了p型GaN薄膜，他们采用了掺杂了Mg作为受主杂质，并利用低能电子束辐射处理，获得了质量很好的p型GaN薄膜。,2、解决了界面晶格失配的问题。宽禁带的晶体长晶不容易，GaN不能像 GaAs 或 Si 一样长成大片，柱形的单晶体。考虑到晶格的匹配，中村等人选择通过加入缓冲层在蓝宝石上生长GaN晶体。,Thank you!,演示完毕！,
