第九章-半导体光电子材料ppt课件

第九章第九章 半导体光电子半导体光电子材料材料第九章 半导体光电子材料1我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n n电子器件和光电子器件应用是半导体材料最重要的两大应用领域n n半导体材料Si，GaAs和GaN，InP等既是重要的电子材料，也是重要的光电子材料电子器件和光电子器件应用是半导体材料最重要的两大应用领域2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.1 半导体激光材料半导体激光材料n n1962年，GaAs激光二极管的问世，作为半导体光电子学的开端。n n激光的激射波长取决于材料的带隙，且只有具有直接带隙的材料才能产生光辐射，它使注入的电子空穴自己发生辐射复合以得到较高的电光转化效率8.1 半导体激光材料1962年，GaAs激光二极管的问世，3我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物产生激光的条件产生激光的条件n n1.形成粒子数反转，使受激辐射占优势n n2.具有共振腔以实现光量子放大n n3.外界输入能量至少要达到阈值，使激光管的增益至少等于损耗产生激光的条件1.形成粒子数反转，使受激辐射占优势4我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物LD材料材料n nGaAs基n nInP基n nGaN基n nGaSb基LD材料GaAs基5我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.2 半导体显示材料半导体显示材料n n发光二极管（LED）n n电致发光显示8.2 半导体显示材料发光二极管（LED）6我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.2.1 发光二极管发光二极管 LEDn n发光二极管发光二极管Light-Light-Emitting Diode Emitting Diode 是由数层是由数层很薄的掺杂半导体材料很薄的掺杂半导体材料制成。制成。n n当通过正向电流时，当通过正向电流时，n n区区电子获得能量越过电子获得能量越过PNPN结结的禁带与的禁带与p p区的空穴复合区的空穴复合以光的形式释放出能量。以光的形式释放出能量。8.2.1 发光二极管 LED发光二极管Light-Emit7我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物LED应用应用n n半导体白光照明半导体白光照明n n车内照明车内照明n n交通信号灯交通信号灯n n装饰灯装饰灯n n大屏幕全彩色显示系统大屏幕全彩色显示系统n n太阳能照明系统太阳能照明系统n n其他照明领域其他照明领域n n紫外、蓝光激光器紫外、蓝光激光器 高容量蓝光高容量蓝光DVDDVD、激光打、激光打印和显示、军事领域等印和显示、军事领域等LED应用半导体白光照明8我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物第九章-半导体光电子材料ppt课件9我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物LED照明的优点照明的优点n n发光效率高，节省能源发光效率高，节省能源n n耗电量为同等亮度白炽灯的耗电量为同等亮度白炽灯的 10%-20%10%-20%，荧光灯的，荧光灯的1/21/2。n n绿色环保绿色环保n n冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生废物少冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生废物少n n寿命长寿命长n n寿命可达寿命可达1010万小时万小时n n固体光源、体积小、重量轻、方向性好固体光源、体积小、重量轻、方向性好n n单个单元尺寸只有单个单元尺寸只有35mm35mmn n响应速度快，并可以耐各种恶劣条件响应速度快，并可以耐各种恶劣条件n n低电压、小电流低电压、小电流LED照明的优点发光效率高，节省能源10我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物半导体照明是半导体照明是21世纪最具发展前景世纪最具发展前景的高技术领域之一的高技术领域之一地区条件地区条件地区条件地区条件 效效效效益益益益 条件条件条件条件 能源节约能源节约能源节约能源节约 降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放 美国美国美国美国 5 5白炽灯及白炽灯及白炽灯及白炽灯及5555日光灯被日光灯被日光灯被日光灯被白光白光白光白光LEDLED取代取代取代取代 每年节省每年节省每年节省每年节省350350亿美元电亿美元电亿美元电亿美元电费。费。费。费。每年减少每年减少每年减少每年减少7.557.55亿吨二氧亿吨二氧亿吨二氧亿吨二氧化碳排放量。化碳排放量。化碳排放量。化碳排放量。日本日本日本日本 100100白炽灯被白光白炽灯被白光白炽灯被白光白炽灯被白光LEDLED取取取取代代代代 可少建可少建可少建可少建1-21-2座核电厂。座核电厂。座核电厂。座核电厂。每年节省每年节省每年节省每年节省1010亿公升以上亿公升以上亿公升以上亿公升以上的原油消耗。的原油消耗。的原油消耗。的原油消耗。台湾台湾台湾台湾 2525白炽灯及白炽灯及白炽灯及白炽灯及100100日光灯日光灯日光灯日光灯被白光被白光被白光被白光LEDLED取代取代取代取代 节省节省节省节省110110亿度电，约合亿度电，约合亿度电，约合亿度电，约合1 1座核电厂发电量。座核电厂发电量。座核电厂发电量。座核电厂发电量。半导体照明是21世纪最具发展前景的高技术领域之一地区条件11我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物美国半导体照明计划美国半导体照明计划n n从从20002000年起国家投资年起国家投资5 5亿美亿美元元n n到到20102010年年 55%55%的白炽灯和的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代荧光灯被半导体灯取代n n每年节电达每年节电达350350亿美元亿美元n n20152015年形成每年年形成每年500500亿美元亿美元的半导体照明产业市场的半导体照明产业市场日本日本2121世纪照明计划世纪照明计划n n投入资金投入资金5050亿日元亿日元n n到到20072007年年 30%30%的白炽灯的白炽灯被置换为半导体照明灯被置换为半导体照明灯美国半导体照明计划日本21世纪照明计划12我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物欧盟彩虹计划欧盟彩虹计划n n应用半导体照明实现：应用半导体照明实现：n n高效高效n n节能节能n n不使用有害环境的材料不使用有害环境的材料n n模拟自然光模拟自然光韩国韩国“固态固态”照明计划照明计划n n20042004年年-2008-2008年韩国政府计年韩国政府计划投入划投入1 1亿美元，企业提供亿美元，企业提供30%30%配套资金，近期开始配套资金，近期开始实施，预计实施，预计20082008年年LEDLED的的发光效率达到发光效率达到80lm/W80lm/W欧盟彩虹计划韩国“固态”照明计划13我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n n我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的呼吁，以三峡工程的5%5%费用，支持我国的半导费用，支持我国的半导体照明产业。体照明产业。n n国家启动国家半导体照明工程国家启动国家半导体照明工程n n用用5-105-10年的时间的努力，年的时间的努力，1/31/3照明应用半导体照照明应用半导体照明，每年可以节约的电量明，每年可以节约的电量10001000亿度，多于一个亿度，多于一个三峡水电站的发电量（三峡水电站的发电量（800800亿度）亿度）中国专家的呼吁中国专家的呼吁我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的514我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物高亮度白光LED的实现基于蓝光基于蓝光LED，通过，通过黄色荧光粉激发出黄黄色荧光粉激发出黄光，组合成为白光光，组合成为白光通过红、绿、蓝三种通过红、绿、蓝三种LED组合成为白光组合成为白光基于紫外光基于紫外光LED，通，通过三基色粉，组合成过三基色粉，组合成为白光为白光高亮度白光LED的实现基于蓝光LED，通过黄色荧光粉激发出黄15我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物Ge：Eg0.67 eV 红光GaP：Eg2.25 eV 绿光GaN：Eg3.4 eV 蓝光Ge：Eg0.67 eV 红光16我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物日亚公司日亚公司1994年首创用年首创用MOCVD制制备了备了GaN LED日亚公司1994年首创用MOCVD制备了GaN LED17我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物市场分布分析市场分布分析20032003年全球年全球GaNGaN基基LEDLED芯片产量芯片产量n n按全球按全球LEDLED市场划分，市场划分，目前市场主要集中在目前市场主要集中在日本、美国、欧洲等日本、美国、欧洲等发达国家和地区，仅发达国家和地区，仅日本、美国市场就占日本、美国市场就占到全球的到全球的6060以上。以上。n n按应用领域划分，目前，高亮度按应用领域划分，目前，高亮度LEDLED主要用途及市场有显示主要用途及市场有显示器背光源（如手机、器背光源（如手机、PDAPDA）、标志（如户外显示）、景观照）、标志（如户外显示）、景观照明、汽车、电子设备、交通信号灯及照明等。明、汽车、电子设备、交通信号灯及照明等。市场分布分析2003年全球GaN基LED芯片产量按全球LED18我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.2.2 电致发光材料电致发光材料n n电致发光又称为场致发光，与LED的低电场结型发光相比，是一种高电场作用下发光。n n电致发光材料分为粉末发光材料和薄膜发光材料8.2.2 电致发光材料电致发光又称为场致发光，与LED的低19我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）粉末发光材料）粉末发光材料n n半导体粉末发光材料的发光特性主要由一线特殊杂质作为激活剂和共激活剂所决定的n nZnS粉末，常用Cu作为激活剂；Al，Ga，In等作为共激活剂1）粉末发光材料半导体粉末发光材料的发光特性主要由一线特殊杂20我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物常用的电致发光粉末材料常用的电致发光粉末材料n nZnS:Mn,Cu-发黄光n nZnS:Ag-发蓝光n nZnS:Cd,Ag-发红、绿光常用的电致发光粉末材料ZnS:Mn,Cu-发黄光21我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2）薄膜发光材料）薄膜发光材料n n薄膜发光材料发光机理和粉末材料基本相同n n但薄膜材料可以在高频电压下工作，发光亮度也较高2）薄膜发光材料薄膜发光材料发光机理和粉末材料基本相同22我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物常用薄膜电致发光材料常用薄膜电致发光材料n nZnS:Mn-发黄光n nZnS:Tb-发绿光n nZnS:Mn-发蓝光常用薄膜电致发光材料ZnS:Mn-发黄光23我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.2.3 阴极射线发光材料阴极射线发光材料n n阴极射线管是将电信号转换成光学图像的电子束阴极射线管是将电信号转换成光学图像的电子束管，常见的彩色电视显像管管，常见的彩色电视显像管n n它的光电转换是通过其中的荧光屏来实现的；它的光电转换是通过其中的荧光屏来实现的；n n所用蓝粉和绿粉以所用蓝粉和绿粉以ZnSZnS为主为主8.2.3 阴极射线发光材料阴极射线管是将电信号转换成光学图24我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.3 太阳能电池材料太阳能电池材料n nSi电池材料n n化合物半导体材料8.3 太阳能电池材料Si电池材料25我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.3.1 Si电池材料电池材料n n单晶Si电池n n多晶硅电池n n带状硅电池n n薄膜硅电池材料8.3.1 Si电池材料单晶Si电池26我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物8.3.2 化合物半导体材料化合物半导体材料n nCuInSe2电池n nCdTe电池；n nGaAs电池n nGaSb电池8.3.2 化合物半导体材料CuInSe2电池27