《半導(dǎo)體發(fā)光材料》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《半導(dǎo)體發(fā)光材料（21頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,半導(dǎo)體發(fā)光材料,目錄,半導(dǎo)體發(fā)光材料的條件,半導(dǎo)體發(fā)光材料,GaAs,半導(dǎo)體材料,Si,基發(fā)光材料,半導(dǎo)體發(fā)光材料器件,半導(dǎo)體發(fā)光材料的條件,合適的帶隙寬度,電導(dǎo)率高的,P,型和,N,型晶體,用以制備優(yōu)良的,PN,結(jié),完整性好的優(yōu)質(zhì)晶體,制作高效率發(fā)光器件的必要條件,發(fā)光復(fù)合幾率大,直接帶隙躍遷 間接帶隙躍遷,半導(dǎo)體發(fā)光材料,發(fā)光的主要機(jī)制：,e-h,的復(fù)合，釋放光子,半導(dǎo)體發(fā)光材料,直接帶隙躍遷,特點(diǎn)：無(wú)聲子參與，發(fā)光效率高,半導(dǎo)體發(fā)光材料,直接躍遷的半導(dǎo)體材料,以,III-V,族化合物半導(dǎo)體以及由它們

2、組成的三四元固溶體為主,GaAs,InP,GaN,GaAsP,InGaAsP,.,GaAs,半導(dǎo)體材料,典型的直接躍遷型材料,最為重要且研究最多的,III-V,族化合物半導(dǎo)體,Eg1.43eV,，,900nm,微波器件，半導(dǎo)體激光器，上轉(zhuǎn)換可見(jiàn)光器件的紅外激發(fā)源，發(fā)光耦合器的紅外發(fā)光源等,許多材料外延生長(zhǎng)的襯底,GaAs,基本性質(zhì),閃鋅礦結(jié)構(gòu),（,110,）自然解理面,主要缺陷,位錯(cuò),化學(xué)計(jì)量比偏離,雜質(zhì)偏析,顯微沉淀,GaAs,的發(fā)光原理,室溫下用電子束激發(fā),GaAs,發(fā)光時(shí)的相對(duì)效率與雜質(zhì)濃度,10,16,10,17,10,18,10,19,10,20,N,型,P,型,10,-4,10,-

3、3,10,-2,10,-1,1,發(fā)光相對(duì)效率,雜質(zhì)濃度（,cm,-3,）,GaAs,的發(fā)光原理,雜質(zhì)濃度增加引起的態(tài)密度變化,E,g,E,D,E,（,a,）低濃度,（,b,）中等濃度下,的雜質(zhì)帶,（,c,）高濃度,下的帶尾,GaAs,的發(fā)光原理,高雜質(zhì)濃度晶體內(nèi)的帶間躍遷,E,g,hv,hv,E,P(E),(a) N,型晶體,(b) P,型晶體,GaAs,的發(fā)光原理,GaAs,發(fā)光二極管主要在,P,區(qū)發(fā)光：,（,1,）,n,/,p,高達(dá),20,左右,（,2,）,N,區(qū)的費(fèi)米能級(jí)因簡(jiǎn)并處于很高的位置,（,3,）,P,區(qū)內(nèi)受主很深且形成雜質(zhì)帶,半導(dǎo)體發(fā)光材料,間接帶隙躍遷,特點(diǎn)：有聲子參與，發(fā)光效

4、率低。,Si,基發(fā)光材料,硅（,Si,）是目前最主要的半導(dǎo)體，在微電子器件材料領(lǐng)域占有主流地位，,硅基光電子集成,是目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)。,光發(fā)射器件,是硅基光電集成中的關(guān)鍵器件，要實(shí)現(xiàn)硅基光電子集成，就必須解決硅基材料的發(fā)光問(wèn)題！,Si,基發(fā)光材料,1984,年,Dimaria,等人報(bào)道了，半透明,Au,膜,/,SiO,2,(50nm)/,富硅,SiO,2,(20nm)/n-Si,結(jié)構(gòu)在,1000,退火后，正向偏壓大于,15V,下有電致發(fā)光出現(xiàn)。,1990,年,Canham,報(bào)道了室溫下多孔硅的強(qiáng)光致發(fā)光。,近年來(lái)許多研究機(jī)構(gòu)正在通過(guò)半導(dǎo)體雜質(zhì)工程或能帶工程的方法來(lái)改善硅的發(fā)光效率，并取得一定

5、的進(jìn)展。,雜質(zhì)發(fā)光,1.,等電子（雜質(zhì)）中心,等電子陷阱 束縛激子,對(duì)提高間接帶隙材料的發(fā)光效率起著關(guān)鍵作用。,2.,摻,Er,雜質(zhì)發(fā)光,發(fā)光機(jī)理：激子傳遞能量模型。,目前的局限：,Er,在,Si,中的固溶度僅能到,10,18,cm,-3,，,發(fā)光效率較低發(fā)光強(qiáng)度不高。,硅基量子結(jié)構(gòu),研究集中在,-Si(Ge)/SiO,2,超晶格、,SiGe/Si,量子阱和,Si(Ge),量子點(diǎn)發(fā)光,。,原因,為了對(duì)量子點(diǎn)發(fā)光的機(jī)理進(jìn)行深入研究，以求得物理上的正確模型與解釋。,在,Si,上制作量子點(diǎn)，從三維上對(duì)電子和空穴進(jìn)行限制，真正回避了硅基材料間接帶隙發(fā)光效率低的難題。,半導(dǎo)體發(fā)光材料器件,半導(dǎo)體發(fā)光材料

6、器件,1.5,1.0,0.5,近紅外,可見(jiàn)光,InGaAsP,激光器,InGaAs,激光器,AlGaAs,激光器,AlInGaP,激光器,(,紅,),GaN,激光器,(,藍(lán),),通訊系統(tǒng),光盤(pán)存儲(chǔ),半導(dǎo)體激光器材料、發(fā)射波長(zhǎng)和應(yīng)用分類(lèi),波長(zhǎng),/,m,參考文獻(xiàn),1,余金中編著,.,半導(dǎo)體光電子技術(shù),.,北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2003.,2,方志烈編著,.,半導(dǎo)體發(fā)光材料和器件,.,上海：復(fù)旦大學(xué)出版社,1992.,3 Dimaria D J, Kirtley J R, Pakulis E J,et al,. Appl. Phys, 1984, 56: 401.,4 Canham L T. App

7、l Phys Lett.1990, 57: 1046.,5 Wang J, Ning Y Q, Ren D C,et al,. Micronano-electronic Technology, 2002, 8: 18.,6 Qin G G, Wang Y Q, Qiao Y P,et a1.,Appl Phys Lett, 1999, 74: 2182.,7 Lockwood D J, Lu Z H, Baribeau J M. Phys Rev Lett, 1996, 76: 539.,8 Tsybeskov L, Grom G F, Fauchet P M.,et a1.,Appl Phys Lett, 1999,75: 2265.,9 Zacharias M, Blasing J, Veit P,et a1,. Appl Phys Lett. 1999, 74: 2614.,10 Qin G G, Heng C L, Bai G F,et a1.,Appl Phys Lett, 1999, 75: 3629.,謝 謝！,