LED与光伏材料复习.doc

实用标准文案 精彩文档 LED与光伏材料 1半导体光吸收 当入射光波长大于截止波长时，半导体不吸收，当小于截止波长时，吸收；且吸收按指数衰减I=Io*e^(-a)x,a的量纲是1/L,a越大，吸收月靠近表面；吸收是温度、波长的函数，波长越小，吸收越大，吸收还与能带结构有关，直接带隙的吸收大于间接带隙的，而且陡。 2光发射： 在一个PN结的半导体里面注入电子空穴，电子和空穴就会在有源区进行复合，复合分成两种形式：辐射复合（发光）和非辐射复合（发热，导致晶格振动）。在这个过程，直接带隙半导体的辐射复合几率很大，所以很大一部分用于发光，只有少部分用于发热。 3太阳能电池的问题： 增加光入射，考虑表面的抗反射； 光吸收，led和光伏器件都是浅结器件，因为光吸收总是在表面最强； 光生载流子的分离； 欧姆接触，后续电路的输出能力。 4光注入、电注入led考虑的问题： 提高注入效率，跟欧姆接触等有关； 提高复合效率，在pn结中心尽量减少非辐射复合中心； 提高光提取（外量子效率）：减少光在半导体的吸收，减小界面反射等。 5半导体材料： 分为元素半导体（没有极性） 化合物半导体（两种以上元素构成）：极性和化学配比，化学配比很难控制。 极性半导体：就是化合物半导体，构成半导体的材料对外层价电子的控制能力不同，及电负性不同，导致成键时，在不同方向，键的强弱、键角等不同；离子键成分越多，极性越强，由此组成的半导体就是极性半导体。极性半导体的光电性质都与其极性有关。 6电活性掺杂：掺入杂质会向材料提供可移动的电子和空穴，会改变材料的导电性能，例如Si掺P。 等电子掺杂：掺入杂质后，不会给材料提供可移动的电子和空穴，叫电中性掺杂。此时的电中性就跟原来不同。例如GaP掺N，形成NN对的等电子，N的电负性比P强很多，改变了晶格势，产生等电子陷阱，及等电子复合中心，有很强的辐射复合几率，因此就改变了GaP间接带隙不发光的性能，有非常好的发光效果。 7能带工程：1）掺杂：会引入缺陷；2）应变：（临界厚度，位错弛豫）3）量子阱：产生条件:器件的应用控制在电子的德布罗意波长左右，这时就会有能量的不连续分布，从能带变成能级。 8量子阱与体材料的吸收系数比较： 带边的移动 有台阶状的态密度分布 激子吸收很强 吸收与体材料相比相当的时候厚度仅约为体材料的一半，及整个的吸收比体材料强很多。 非晶材料： 能带模型，采用Mott-CFO模型： 1、基本能带；2、定域态带尾； 3、迁移率边Ec和Ev；4、隙态Ex和Ey。 非晶半导体中载流子输运是一种弥散输运 非晶半导体中，能带的扩展态、带隙中缺陷定域态和带尾定域态中电子对电导都有贡献。 非晶半导体的光学性质与结晶半导体的一个显著差别：非晶半导体中电子跨越禁带时的跃迁没有直接跃迁和间接跃迁的区别，即电子跃迁时不再遵守准动量守恒的选择定则；这是由于结构上的无序使非晶半导体中的电子没有确定的波矢。 9有机半导体材料 特点： 1、可在空气中进行加工； 2、加工工艺较简单； 3、易于制备大面积、柔性材料； 4、材料的电学光学性质可以调整； 5、较易制作有机/有机材料、有机/无机材料异质结以及超晶格、量子阱结构 应用 1）、OLED 2）、太阳电池 3）、OFET 4）、有机半导体激光器 5）、电光调制器、光开关、二极管等 10半导体微结构材料的主要性能及应用 量子尺寸效应： 由于量子约束，量子结构中的产生分裂的能级，能级之间的差距越大，对电子的约束越强。 注入载流子的复合再不是带边复合，而是子能级之间的复合 此结构作为激光器的有源区，可以使激光器的阈值电流密度降低，调制速率提高，改善激光器的温度和偏振特性，通过改变量子结构，可改变发射波长 共振隧穿效应：在量子阱中的载流子，当其能量小于势垒高度时，仍有可能穿过势垒，其隧穿几率与势垒高度、厚度、载流子的有效质量、势阱宽度等都有关 库伦阻塞效应：当一个物理体系的尺寸达到纳米量级时，这个体系的充电和放电过程是不连续的（即量子化）。在纳米结构中，由结电容所确定的静电能量在低温下与热能KT为同一量级。当电子通过隧道结时，会使隧道势垒两端端电位差发生变化。如果结面积很小，由一个电子隧穿所引起的电位差可达数毫伏，如果此时静电能量的变化比热能KT大，则由一个电子隧穿引起的电位变化会对下一个电子的隧穿产生阻碍作用 迁移率增强效应； 室温激子的非线性光学效应； 量子限制斯塔克效应； 电场作用下，电子、空穴的离化率比值增大现象； 量子阱中电子子带间跃迁和发射现象等 应用：高速电子器件：HEMT和HBT； 半导体量子阱激光器； 量子级联红外激光器； 量子阱红外探测器； 半导