led及其晶片的介绍.pptVIP

LED -----------------------新一代的绿色光源 发光二极管（LED）于二十世纪六十年代问世，在二十世纪八十年代之前主要用于指示灯使用，从光色来说，只有红橙黄绿几种。在二十世纪九十年代初，LED的亮度有较大提高，LED的发展和应用进入“信号和显示阶段”。1994年，日本科学家中村秀二在GaN基片上研制出了第一只蓝光LED，在1997年诞生了InGaN蓝光芯片+YAG荧光粉的白光LED，使LED的发展和应用进入了“全彩应用及普通照明阶段”。 LED是一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电（HID）灯（如高压钠灯和金卤灯）之后的第四代新光源。半导体照明既是一种基于LED新型光源的固态照明，一种基于白光LED的固态照明，是一种典型的节能、环保绿色照明。 LED是一种半导体PN结二极管，当有一个正向电压时施加于ＰＮ结两端时，载流子有低能态被激发到高能态。处于高能态的不稳定的载流子返回到低能态复合时，根据能量守恒定理，多余的能量将以光子的形式释放，这就是电致发光原理。 ＬＥＤ不是通过热能使物体升温而发光，而是将电能直接转化为光能，因而ＬＥＤ是一种固体冷光源 优点： １、 LED是环保性最好的光源。 ２、 LED为固态冷光源，十分坚固耐用，寿命非常长。 ３、单色性好，色彩鲜艳丰富，灯光清晰柔和，利用计算机控制技术，可使ＲＧＢ三基色具有２５６级灰度，并且可以任意混合。 ４、体积小，重量轻，应用灵活，易于设计轻薄短小的灯具和产品。 ５、响应速度快 ６、发光效率高，能量消耗低 ７、 LED在直流低压下工作，既可以用电池供电，也可以采用市电供电，并且尤其适合于太阳能供电。 缺点： LED的视角比较狭窄，视角度小于１８０。 LED属于多元化合物半导体器件，其电学、光学热学和机械等方面的参数指标离散型很大，给器件的筛选和分档造成困难。 LED的许多参数随都随温度变化而变化，并且当内部温度超过最高结温，期间将会烧毁。 LED的应用范围 １、光色照明：室外景观照明、楼堂馆所轮廓照明和室内装饰照明 ２、专用普通照明：手电筒和头灯等便携式照明，廊灯和门牌灯及庭用灯等低照度照明，飞机火车及汽车阅读灯照相机闪光灯显微镜灯台灯及路灯等 ３、安全照明：矿灯、防爆灯、应急灯和安全指示灯 ４、特种照明：军用照明灯、医用手术灯、医用医疗灯、农作物和花卉专用照明灯 LED平板电视 LED显示屏 LED衬底材料 半导体器件的衬底材料也称基片材料，外延层都是在衬底材料上生长获得的。 选择要求： １、结构特性好，外延材料与衬底晶格结构相同或相近晶格常数失配度小，结晶性能小 ２、界面特性好，有利于外延材料生长，并且粘附性小 ３、化学稳定性小，在外延生长的温度和气氛中不容易分解和被腐蚀。 ４、热学性能好，包括导热性好和热适配度小。 ５、有良好的导电性，能制成上下层结构 ６、光学性能好，对光学的吸收少，有利于提高器件的发光效率 ７、机械性能好，器件容易加工 ８、尺寸大，通常要求直径不小于２英寸 ９、价格低廉 种类 蓝宝石（Al 2O3 ） 优点：化学稳定性好、不吸收可见光、透光性好、 制备技术比较成熟 价格适中 缺点：晶格匹配性差导电导热性差硬度高不易加工 主攻方向：生长4~6英寸乃至更大尺寸的单晶进一步降低杂质污染，提高抛面质量好 碳化硅（SiC） 优点：化学稳定性好、导电导热性好、不吸收可见光 缺点：晶体质量差、价格较高、机械加工性能差、吸收380nm以下紫外线 主攻方向：降低制造成本。提高晶体结晶质量 硅（Si） 优点：晶体质量高、尺寸大、成本低、易加工、有良好的导电性导热性和热稳定性 缺点：由于砷化镓外延层与Si衬底之间存在巨大的晶格失陪和热失配，在GaN生长过程中容易形成非晶的SiN，在Si衬底上很难得到无龟裂和实用的GaN材料，Si衬底对光的吸收严重，发光效率低 仍处于研发阶段 氮化镓（GaN） 优点：提高外延膜的晶体质量、降低位错密度、提高LED的发光效率、电流密度和寿命 缺点：制备非常困难，价格高 生长方法：日本和美国的几家公司采用氢化物气相外延（HVPE）方法，在Al 2O3、 SiC 等衬底上先生长GaN厚膜，再通过剥离技术实现衬底和厚膜的分离，分离后的厚膜作为外延GaN的衬底一片2 英寸的GaN价格在一万美元 砷化镓 使用比较广发的衬底材料可用来生长GaAs、GaP、AlGaAs和AlInGaP等发光材料的外延层 优点：晶格常数比较匹配，可制成无位错单晶，加工方便、价格比较便宜 缺点：吸光材料 可制成透明衬底，提高发光效率 氧化锌（ZnO） ZnO和GaN的晶体结构相同，禁带宽度非常接近， ZnO是GaN外延的候选衬底 缺点：在GaN外延生长的 温度和气氛中容易发生分解和被腐蚀，目前尚不能用来制作电子器件 LE