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二——_LED.PPT 1、什么是半导体照明（固态照明），半导体照明是第几代照明光源，又是第几代电光源？ （1）用半导体材料制作白光LED称为固态照明。 （2）第四代 （3）第三代 LED产业的上游、中游和下游各做哪些工作？ （1）上游：材料生长、结构设计；（2）中游：芯片制备；（3）下游：封装。 什么是等电子中心(等电子陷阱)？什么的材料的发光是基于这种物理效应？ （1）等电子中心指半导体中的一种深能级杂质产生的一种特殊的束缚态，有时在禁带中可产生起陷阱作用的深能级，故又称为“等电子陷阱”。 （2）GaP系和GaAsP系是基于这种物理效应。 半导体材料能制作成发光芯片的要求和性能提升的原因是什么？ （1）要求：制作低缺陷的高质量薄膜；控制p型和n型的电子传导性；制作高效的发光结构。 （2）原因：材料生长的改进；掺杂的改进；结构的改进。（pn结--异质结--双异质结--量子阱） 5、目前， AlGaAs （填材料）适用于高亮度红光和红外LED。AlGaInP 适用于高亮度红、橙、黄及黄绿LED。 GaInN 适用于高亮度深绿、蓝、紫和紫外LED。 三_——LED.PPT 在半导体中电子分布须遵循哪些基本原则和规则？ （1）最低能量原理：先填充低能级轨道，使原子系统能量最低； （2）泡利不相容原理：每个轨道最多容纳两个自旋相反的两个电子； （3）洪德规则：能级简并的轨道上，电子尽可能自旋平行地分占不同的轨道；全填满、半填满和全空状态比较稳定。 直接带隙和间接带隙半导体有哪些区别？并分别给出一个实际的例子。 （1）直接带隙：(a)价带极大值和导带极小值都位于k空间的原点;(b)价带的电子跃迁到导带时，只要求能量的改变，而电子的准动量不发生变化，称为直接跃迁(c)直接跃迁对应的半导体材料称为直接禁带半导体。 例子：GaAs，GaN，ZnO （2）间接带隙：(a)价带的极大值和导带的极小值不位于k空间的原点上;(b)价带的电子跃迁到导带时，不仅要求电子的能量要改变，电子的准动量也要改变，称为间接跃迁;(c)间接跃迁对应的半导体材料称为间接禁带半导体。 例子：Si，Ge 3、什么是直接跃迁和间接跃迁？他们有哪些区别？ （1）价电子跃迁到导带时只要求能量改变而准动量不变，称为直接跃迁； 价电子跃迁到导带时，能量和准动量同时发生变化，称为间接跃迁。 （2）区别：(a)间接跃迁准动量也发生变化； (b)单纯的光跃迁过程是直接跃迁，效率高； (c)间接跃迁必须有声子参与，使能量守恒，故发生概率要小的多。 4、电子和空穴在允带能级上的分布遵守费米—狄拉克分布。能量为E能级电子占据的几率为 。 1、白炽灯的发光效率是8~15 lm/ W左右，普通T-8卤素荧光灯光效可达40lm/ W，T-5高效荧光灯可以达到 80 lm/ W ，LED光效可达200lm/w。 2、电子和空穴复合可分为二类：一是伴随着光的辐射的复合，称为：辐射复合。一类是不伴随光的辐射，称为非辐射复合 。 3、两种发光的复合，一种发射的光是多方向的，称为自发辐射，一种发射的光方向一致，称为受激辐射。 4、电致发光的定义？ 答：是某些物质受到外界电场作用而发光，也就是电能转化为光能的过程。 LED芯片的基本结构包含哪些功能层（用示意图表示），各功能层的具体作用是什么？ 答：衬 底：支撑成长的单晶薄膜，厚度约300~500um； 掺 杂：掺入P（N）型材料，改变磊晶层中主要导电载流子空穴（电子）的浓度； 发光层：发光区，电子与空穴结合； 缓冲层：缓冲外延层与衬底之间因晶格差异造成的缺陷。（图p35_ppt） 用能带理论解释LED发光的基本原理。并给出相应的能带图。并说明LED的发光波长是由什么决定的，给出相应的数学表达式。 答：能带解释：半导体中的电子能态分为导带与价带，二者之间由禁带隔开。处于导带中的电子可自由移动，称为自由电子；处于价带中的电子称为价电子，不能移动。当价电子得到足够的能量离开价带时就形成称为空穴的电子空位，空穴可以在价带中移动，形成电荷量为+e。当半导体中导带电子密度大于价带空穴密度，称为n型半导体，反之为p型。N型与p型接触，形成p_n结。 当对p_n结施加正向偏压时，由于势垒高度降低，价带空穴由p区注入结取，导带电子由n区注入结区，二者复合发光。发光波长由禁带宽度决定。（p47_ppt） 什么是双异质结？画出相应的能带示意图，它对LED有什么影响？为什么？ 答：由宽带隙的n型和p型半导体夹一层窄带隙半导体构造的，在激活区两侧两种半导体的交接