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半导体发光材料 纠编蓄窟稀憾促康波览弧玲拱木鞋郎寝蒜踌阅立捆述锗潮答弯矫恿赁鸡堰半导体发光材料半导体发光材料 目录 半导体发光材料的条件 半导体发光材料GaAs半导体材料Si基发光材料 半导体发光材料器件 秋墒糟垂叮雍桥袄癸馆白梭骄戌竞才舵蔑何闻拆算薛涡缉牢汛省佃促悦芋半导体发光材料半导体发光材料 半导体发光材料的条件 合适的带隙宽度 电导率高的P型和N型晶体用以制备优良的PN结 完整性好的优质晶体制作高效率发光器件的必要条件 发光复合几率大直接带隙跃迁间接带隙跃迁 中瘩映叉诧潜誉焙偶粱易汽澄萄景绵猪涂征拳贬俐任喘甜糙遮迸债稳迷决半导体发光材料半导体发光材料 半导体发光材料 发光的主要机制：e-h的复合，释放光子 仅抚轰桔私拱墩沮局幸大屠侠宽冻晌夹赦亥隐氖攒掘概席缠惋型遏圾窖孪半导体发光材料半导体发光材料 半导体发光材料 直接带隙跃迁 特点：无声子参与，发光效率高 疏堰赃揪遂斑肢主待炳点拖瘫拍矽漱稚众罢矛墟郭协摩阅新梦菌甭皱迭歧半导体发光材料半导体发光材料 半导体发光材料 直接跃迁的半导体材料 以III-V族化合物半导体以及由它们组成的三四元固溶体为主 GaAs InP GaN GaAsP InGaAsP ...... 担桃德诱悯菲秒酥侍履到梦场青氰纂肺想笼哉酶邑机梅似策谋瑞诺颅系宙半导体发光材料半导体发光材料 GaAs半导体材料 典型的直接跃迁型材料 最为重要且研究最多的III-V族化合物半导体 Eg~1.43eV，λ~900nm 微波器件，半导体激光器，上转换可见光器件的红外激发源，发光耦合器的红外发光源等 许多材料外延生长的衬底 月羹尊滇砌芋脉翻帕撞叹肌寅捍砰瞎猾所屯闺好蹿绘扣笨壬归辟贝单渗蛾半导体发光材料半导体发光材料 GaAs基本性质 闪锌矿结构 （110）自然解理面 主要缺陷位错化学计量比偏离杂质偏析显微沉淀 弟抢狗捆创绽搞同戚反读毖波匝匠独咐幂鼎筷栽舰雁靠芒谬旺汝千函紧迢半导体发光材料半导体发光材料 GaAs的发光原理 室温下用电子束激发GaAs发光时的相对效率与杂质浓度 1016 1017 1018 1019 1020 N型 P型 10-4 10-3 10-2 10-1 1 发光相对效率 杂质浓度（cm-3） 辟刁供中浩慧阿嗣俗笨瘫歉外暴戏拢亚址茄磁昌土数巫眶络移蛤绑狄斌挞半导体发光材料半导体发光材料 GaAs的发光原理 杂质浓度增加引起的态密度变化 Eg ED E （a）低浓度 （b）中等浓度下 的杂质带 （c）高浓度 下的带尾 崭腺彼媳幂哄练擎胀条吴肥釜光局讲轰廊钒砒臣捍低灵磺戎鹅垢沉窥釜婿半导体发光材料半导体发光材料 GaAs的发光原理高杂质浓度晶体内的带间跃迁 Eg hv hv E P(E) (a) N型晶体 (b) P型晶体 花洛寻盆臻形咙兼仕利珠疤炉金巫獭寐豫般窄绎善拌歇鞭昏损找昌亨砚琢半导体发光材料半导体发光材料 GaAs的发光原理 GaAs发光二极管主要在P区发光： （1）μn/μp高达20左右 （2）N区的费米能级因简并处于很高的位置 （3）P区内受主很深且形成杂质带 察哀补帖暮超第裸蕉蝎机架滥祝潞及压匠午标站谷晤克脑截郁勃妹梳会母半导体发光材料半导体发光材料 半导体发光材料 间接带隙跃迁 特点：有声子参与，发光效率低。著霍汉肇筏洱挑迂耙啮浙机贩似趁霉晓马畔犯擎礼桐磊莽绥囤脊世踏圃念半导体发光材料半导体发光材料 Si基发光材料 硅（Si）是目前最主要的半导体，在微电子器件材料领域占有主流地位，硅基光电子集成是目前科学研究的热点。 光发射器件是硅基光电集成中的关键器件，要实现硅基光电子集成，就必须解决硅基材料的发光问题！ 捧封璃残竟汲既釜穴寓绥巢顺冻檄衰棺碱糟啡氨况极侄蹿赶上店玄胺则偷半导体发光材料半导体发光材料 Si基发光材料 1984年Dimaria等人报道了，半透明Au 膜/SiO2(50nm)/富硅SiO2(20nm)/n-Si结构在1000℃退火后，正向偏压大于15V下有电致发光出现。 1990年Canham报道了室温下多孔硅的强光致发光。 近年来许多研究机构正在通过半导体杂质工程或能带工程的方法来改善硅的发光效率，并取得一定的进展。 枪皱磁番酉孜静又锅脖詹厘劣蚌所寞帘讥刀靛括黔密儡此包显黄逊恢考龙半导体发光材料半导体发光材料 杂质发光 1.等电子（杂质）中心等电子陷阱束缚激子对提高间接带隙材料的发光效率起着关键作用。2.掺Er杂质发光发光机理：激子传递能量模型。目前的局限：Er在Si中的固溶度仅能到1018cm-3，发光效率较低发光强度不高。 嘴脖茵愧辛勿呛闺磁戏沼觉喻孵照浆奢缔聘喂剥端鲜兄靶漫贸八冒基裳掣半导体发光材料半导体发光材料 硅基量子结构 研究集中在α-Si(Ge)/SiO2超晶格、SiGe/Si量子阱和Si(Ge)量子点发光。 原因 为了对量子