1.75eV;如要發(fā)出波長(zhǎng)較短的藍(lán)光或 紫外光,LED外延材料的值還要更大一些,應(yīng)大于3eV。一般元素半導(dǎo)體是不能滿足這個(gè) 要求的,這也是普通由鍺或硅半導(dǎo)體制成的PN結(jié)在正向偏置下不能發(fā)光的原因。一般的化 合物半導(dǎo)體都具有比元素半導(dǎo)體更寬的禁帶寬度;同時(shí),在確定了 LED的發(fā)光波長(zhǎng)后,還可 以通過(guò)調(diào)節(jié)多元半導(dǎo)體材料的組分配比來(lái)控制它的禁帶寬度Eg值,例如對(duì)于鋁銦鎵磷 (AlInGaP)材料,可以通過(guò)選擇合適的AlGa組分配比來(lái)控制它的禁帶寬度,進(jìn)而改變它的 發(fā)光顏色,使它的顏色由黃色變?yōu)樯罴t,得到紅、黃、綠等不同顏色。" />

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制作LED的外延材料必須滿足哪些要求?

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:發(fā)表時(shí)間:2019/6/5

制作LED的外延材料必須滿足以下的一些要求:


①要有足夠?qū)挼慕麕挾菶g。由于LED的PN結(jié)在通過(guò)電流時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)入取決于 PN結(jié)材料的禁帶寬度Eg,兩者之間的關(guān)系可以表示為;1=1 240/Eg。為了發(fā)出可見(jiàn)光(波長(zhǎng)的 范圍為380~780nm),要求半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg>1.75eV;如要發(fā)出波長(zhǎng)較短的藍(lán)光或 紫外光,LED外延材料的值還要更大一些,應(yīng)大于3eV。一般元素半導(dǎo)體是不能滿足這個(gè) 要求的,這也是普通由鍺或硅半導(dǎo)體制成的PN結(jié)在正向偏置下不能發(fā)光的原因。一般的化 合物半導(dǎo)體都具有比元素半導(dǎo)體更寬的禁帶寬度;同時(shí),在確定了 LED的發(fā)光波長(zhǎng)后,還可 以通過(guò)調(diào)節(jié)多元半導(dǎo)體材料的組分配比來(lái)控制它的禁帶寬度Eg值,例如對(duì)于鋁銦鎵磷 (AlInGaP)材料,可以通過(guò)選擇合適的AlGa組分配比來(lái)控制它的禁帶寬度,進(jìn)而改變它的 發(fā)光顏色,使它的顏色由黃色變?yōu)樯罴t,得到紅、黃、綠等不同顏色。


鑒于上面提到這些原因,我們?cè)谥谱鱈ED時(shí),必須選擇化合物半導(dǎo)體做外延材料。

② 能夠制作高電導(dǎo)率的P型、N型半導(dǎo)體晶體,以獲得良好的PN結(jié)。晶體必須有足夠 高的電導(dǎo)率才可以提供高發(fā)光效率所需要的電子-空穴對(duì),為此,摻雜濃度應(yīng)不低于 lxl017/cm3。為了減小正向串聯(lián)電阻,應(yīng)盡量選用載流子遷移率髙的材料,采用良好的外延 工藝與合適的摻雜材料,以及選擇正確的摻雜濃度和溫度。


③ 能夠生成沒(méi)有晶格缺陷和雜質(zhì)的晶體。晶格缺陷和雜質(zhì)會(huì)形成非發(fā)光復(fù)合中心,從而 降低LED發(fā)光的內(nèi)量子效率和總發(fā)光效率。控制外延晶體的質(zhì)量的因素有很多,如襯底材料、 晶體的外延生長(zhǎng)工藝和方法等。


④ 發(fā)光復(fù)合率要大。由于發(fā)光復(fù)合率直接影響發(fā)光效率,所以目前高亮度LED和超高 亮度LED大都采用具有較大的發(fā)光復(fù)合率的直接躍遷型(或稱直接帶隙型)半導(dǎo)體材料來(lái)制 造,從而得到較高的發(fā)光效率。


根據(jù)以上這些要求,led外延所用的材料大都是Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體,例如砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵(GaP)、鎵鋁砷(AlGaAs)、鋁銦鎵磷(AlInGaP)、鋁銦鎵氮(AlInGaN), 其他的還有IV族化合物碳化硅(SiC)及V-VI族化合物硒化砷(AsSe)等。


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