固體電致發(fā)光

固體電致發(fā)光第1頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月固體電致發(fā)光一.電致發(fā)光材料介紹二.電致發(fā)光器件與原理三.發(fā)光二極管四.二極管激光器第2頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電致發(fā)光材料介紹

處于激發(fā)態(tài)的分子、晶體和非晶態(tài)物質(zhì)在退激過程中會(huì)產(chǎn)生輻射，即發(fā)光。

根據(jù)其受激的方式，這種激發(fā)態(tài)發(fā)光可主要以分為三種形式：

光致發(fā)光（photoluminescence，PL）電致發(fā)光（electroluminescence，EL）

陰極發(fā)光（cathodeluminescence，CL）第3頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光的定義：

電致發(fā)光(電場發(fā)光，EL)是指電流通過物質(zhì)時(shí)或物質(zhì)處于強(qiáng)電場下發(fā)光的現(xiàn)象。一般認(rèn)為是在強(qiáng)電場作用下，電子的能量相應(yīng)增大，直至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過熱平衡狀態(tài)下的電子能量而成為過熱電子，這過熱電子在運(yùn)動(dòng)過程中可以通過碰撞使晶格離化形成電子、空穴對，當(dāng)這些被離化的電子、空穴對復(fù)合或被激發(fā)的發(fā)光中心回到基態(tài)時(shí)便發(fā)出光來。第4頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光的種類：電致發(fā)光現(xiàn)象是指電能直接轉(zhuǎn)換為光能的一類發(fā)光現(xiàn)象，它包括注入式電致發(fā)光和本征型電致發(fā)光。

（1）注入式電致發(fā)光：直接由裝在晶體上的電極注入電子和空穴，當(dāng)電子與空穴在晶體內(nèi)再復(fù)合時(shí)，以光的形式釋放出多余的能量。注入式電致發(fā)光的基本結(jié)構(gòu)是結(jié)型（LED）。

第5頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）本征型電致發(fā)光：又分為高場電致發(fā)光與低能電致發(fā)光。其中高場電致發(fā)光是熒光粉中的電子或由電極注入的電子在外加強(qiáng)電場的作用下在晶體內(nèi)部加速，碰接發(fā)光中心并使其激發(fā)或離化，電子在回復(fù)到基態(tài)時(shí)輻射發(fā)光。

低場電致發(fā)光又稱為注人式發(fā)光，主要是指半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）。電致發(fā)光的種類：第6頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光材料：

從發(fā)光材料角度無機(jī)電致發(fā)光材料有機(jī)電致發(fā)光材料電致發(fā)光材料從在OLED器件中的功能及器件結(jié)構(gòu)的不同分類小分子空穴注入層（HIL）材料空穴傳輸層（HTL）材料大分子發(fā)光層（EML）材料電子傳輸層（ETL）材料電子注入層（EIL）材料第7頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光材料：

從發(fā)光材料角度,可將電致發(fā)光材料分為無機(jī)電致發(fā)光材料和有機(jī)電致發(fā)光材料。

無機(jī)電致發(fā)光材料一般為等半導(dǎo)體材料。

有機(jī)電致發(fā)光材料依據(jù)有機(jī)發(fā)光材料的分子量的不同可以區(qū)分為小分子和高分子兩大類。

小分子OLED材料以有機(jī)染料或顏料為發(fā)光材料，高分子OLED材料以共軛或者非共軛高分子（聚合物）為發(fā)光材料，典型的高分子發(fā)光材料為PPV及其衍生物。第8頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光材料：

有機(jī)電致發(fā)光材料依據(jù)在OLED器件中的功能及器件結(jié)構(gòu)的不同，又可以區(qū)分為空穴注入層（HIL）、空穴傳輸層（HTL）、發(fā)光層（EML）、電子傳輸層（ETL）、電子注入層（EIL）等材料。

其中有些發(fā)光材料本身具有空穴傳輸層或者電子傳輸層的功能，這樣的發(fā)光材料也通常被稱為主發(fā)光體；發(fā)光材料層中少量摻雜的有機(jī)熒光或者磷光染料可以接受來自主發(fā)光體的能量轉(zhuǎn)移和經(jīng)由載流子捕獲(carriertrap)的機(jī)制而發(fā)出不同顏色的光，這樣的摻雜發(fā)光材料通常也稱為客發(fā)光體或者摻雜發(fā)光體，英文用“Dopant”表示。第9頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月電致發(fā)光材料的發(fā)展及展望：1936年：基于ZnS構(gòu)造了第一個(gè)粉末電致發(fā)光磷光體(phosphor)；并制造了第一個(gè)有效的摻Mn的ZnS薄膜電致發(fā)光顯示裝置(ELD)。人們曾經(jīng)將這種ELD和光導(dǎo)膜結(jié)合，用于光放大器和x射線增強(qiáng)器，1960年在日本曾用于電視成像。1962年：美國通用電氣公司發(fā)明第一個(gè)無機(jī)半導(dǎo)體GaAsP的商品化光發(fā)射二極管(LED)。無機(jī)電致發(fā)光材料第10頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月無極電致發(fā)光材料

在無機(jī)電致發(fā)光化合物中，目前主要的方向是發(fā)展摻雜稀土元素的多色顯示材料。這種材料廣泛應(yīng)用于視頻器件、音響設(shè)備和測控儀器中，并已取得了令人矚目的成就

無機(jī)EL的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性高；缺點(diǎn)是短波發(fā)光有待開發(fā)，作為顯像管體積太大，大面積平板顯示器制作工藝上有困難，發(fā)光顏色不易改變，很難提供全色顯示等。第11頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)電致發(fā)光材料1963年，Pope研究了蒽單晶片（10~20微米）的電致發(fā)光，當(dāng)時(shí)，需要400V的電壓才能觀察到蒽的藍(lán)色熒光；之后的研究將電壓降低到100V左右，獲得5%光子/電子的外量子效率。1982年用真空蒸鍍制成了50nm厚的蒽薄膜，進(jìn)一步將電壓降到30V，觀察到了藍(lán)色熒光，但外量子效率只有0.03%，這主要是電子的注入效率太低以及蒽的成膜性不好而存在易擊穿的缺點(diǎn)。第12頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)電致發(fā)光材料1983年，Partridge研究了聚合物的電致發(fā)光，但亮度太低，沒有引起重視?？傊?，60~80年代中期，有機(jī)EL徘徊在高電壓、低亮度、低效率的水平上。1987年，美國EastmanKodak公司的Tang等人以空穴傳輸效果較好的芳香二胺作為空穴傳輸層、8-羥基喹啉鋁作發(fā)光層、透明的ITO導(dǎo)電膜和鎂銀合金分別作為陽極和陰極，制作了有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），該器件為雙層薄膜夾心式結(jié)構(gòu)，發(fā)綠光，其驅(qū)動(dòng)電壓低于10V，發(fā)光效率為1.5lm/W，發(fā)光亮度高達(dá)1000cd/m2。這種超薄平板器件以其高亮度、高效率和低驅(qū)動(dòng)電壓等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的極大關(guān)注。第13頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)電致發(fā)光材料1993年，Greenhma[9]等人在兩層聚合物間插入另一層聚合物實(shí)現(xiàn)了載流子匹配注入，發(fā)光內(nèi)量子效率提高了20倍，這不僅拓寬了對OLED器件機(jī)制的理解，而且預(yù)示著OLED開始走向產(chǎn)業(yè)化。近年來，上海大學(xué)張志林、蔣學(xué)茵等在多色有機(jī)薄膜電致發(fā)光器件和白色電致發(fā)光器件方面取得了一定的成績。吉林大學(xué)、中國科學(xué)院長春光機(jī)與物理研究所在有機(jī)/聚合物電致發(fā)光器件及稀土摻雜的有機(jī)電致發(fā)光器件方面做了很多有益的工作。清華大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)等著名學(xué)府也加入到了有機(jī)電致發(fā)光器件這一研究行列。第14頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電致發(fā)光器件和原理

電致發(fā)光(電場發(fā)光，EL)是指電流通過物質(zhì)時(shí)或物質(zhì)處于強(qiáng)電場下發(fā)光的現(xiàn)象，一般認(rèn)為是在強(qiáng)電場作用下，電子的能量相應(yīng)增大，直至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過熱平衡狀態(tài)下的電子能量而成為過熱電子，這過熱電子在運(yùn)動(dòng)過程中可以通過碰撞使晶格離化形成電子、空穴對，當(dāng)這些被離化的電子、空穴對復(fù)合或被激發(fā)的發(fā)光中心回到基態(tài)時(shí)便發(fā)出光來.第15頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月分類

按激發(fā)過程不同分為兩大類：

注入式電致發(fā)光：直接由裝在晶體上的電極注入電子和空穴，當(dāng)電子與空穴在晶體內(nèi)再復(fù)合時(shí)，以光的形式釋放出多余的能量。注入式電致發(fā)光的基本結(jié)構(gòu)是結(jié)型二極管；

高場電致發(fā)光(本征型電致發(fā)光)：是熒光粉中的電子或由電極注入的電子在外加強(qiáng)電場的作用下在晶體內(nèi)部加速，碰撞發(fā)光中心并使其激發(fā)或離化，電子在回復(fù)到基態(tài)時(shí)輻射發(fā)光。第17頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

高場電致發(fā)光種器件：直流粉末電致發(fā)光（DCEL）交流粉末電致發(fā)光（ACEL）直流薄膜電致發(fā)光（DCTFEL）交流薄膜電致發(fā)光（ACTFEL）低能電致發(fā)光第18頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光二極管

發(fā)光二極管（LightEmittingDiode,簡稱LED）是注入電致發(fā)光顯示器件的代表。發(fā)光二極管是利用少數(shù)載流子流入PN結(jié)直接將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體發(fā)光元件。第19頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月

LED構(gòu)造的核心是用磷化鎵或砷化鎵等半導(dǎo)體發(fā)光材料晶片做成的PN結(jié)，晶片外用透明度高和折射率高的材料（一般用環(huán)氧樹脂）包封，樹脂外觀視應(yīng)用要求做成各種形式。也可以在LED的底座上安置兩枚或兩枚以上晶片，各晶片材料不同，發(fā)出不通的色光，當(dāng)各晶片發(fā)不同強(qiáng)度的光時(shí)，它們將產(chǎn)生不同混色，使發(fā)光二極管顯示不同色光。第20頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月LED光源原理第21頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月由于這兩個(gè)正負(fù)電荷區(qū)域的存在，出現(xiàn)了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的電場，稱為內(nèi)建電場。如果PN結(jié)外加一個(gè)LED光源原理足夠大的正向偏壓，產(chǎn)生與內(nèi)部電場相反方向的外加電場，結(jié)果能帶傾斜減小，擴(kuò)散增強(qiáng)。N區(qū)的電子及P區(qū)的空穴會(huì)克服內(nèi)建電場的阻擋作用，穿過結(jié)區(qū).第22頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月在電子和空穴擴(kuò)散過程中，導(dǎo)帶的電子可以躍遷到價(jià)帶和空穴復(fù)合，產(chǎn)生光輻射。第23頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月高場電致發(fā)光顯示

1、交流電致發(fā)光顯示（ACEL）

2、交流薄膜電致發(fā)光顯示（ACTFEL）3、有機(jī)發(fā)光顯示器（OLED）第24頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月高場交流電致發(fā)光顯示

交流電致發(fā)光顯示是目前高場電致發(fā)光顯示的主流。ACEL結(jié)構(gòu)如上所示。它是將電致發(fā)光粉ZnS:CuCl或（ZnCd）S:CuBr混合在環(huán)氧樹脂和氰乙基醣的混合物的有機(jī)介質(zhì)中，兩端夾有電極，其中一個(gè)為透明電極。另一個(gè)是真空蒸鍍鋁或銀電極，構(gòu)成一個(gè)EL。第25頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)光機(jī)制

高場電致發(fā)光的機(jī)制存在許多有趣的物理問題，它與EL材料中的電子在高電場下作用下的加速產(chǎn)生熱電子，熱電子碰撞ZnS格使之離化產(chǎn)生電子空穴對，當(dāng)電子重新被這些離化的施主和受主俘獲時(shí)，產(chǎn)生復(fù)合發(fā)光，也可以通過熱電子直接碰撞發(fā)光中心發(fā)光（如ZnS基質(zhì)發(fā)光材料中的施主-受主對，或摻雜的Mn2+，或一些三價(jià)稀土離子），電子空穴對的復(fù)合能量也可以直接傳遞給發(fā)光中心而發(fā)光。第26頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月高場薄膜電致發(fā)光（TFEL）目前的ACTFEL多采用雙絕緣層ZnS:Mn薄膜結(jié)構(gòu)。器件由三層組成，如圖所示。器件由三層組成，發(fā)光層夾在兩絕緣層間，起消除漏電流與避免擊穿的作用。

ACTFEL結(jié)構(gòu)示意圖1金屬電極；2絕緣層；3發(fā)光層；4絕緣層；5透明電極；6玻璃襯底第27頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)讲煌s質(zhì)則發(fā)不同的光，其中摻Mn的發(fā)光效率最高，加200V，5000Hz電壓時(shí)，亮度高達(dá)5000cd/m2。ACTFEL具有記憶效應(yīng)，通常室內(nèi)光照度下，記憶可維持幾分鐘，在黑暗中可保持十幾個(gè)小時(shí)。第28頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月ACTFEL優(yōu)點(diǎn)是壽命長（大于2萬小時(shí)），亮度高，工作溫度寬（-55℃~+125℃），缺點(diǎn)是只有摻Mn的發(fā)光效率高，且為橙黃色，對全色顯示要求三基色研制高效的發(fā)光材料是當(dāng)今研究的課題。EL器件目前已被應(yīng)用在背光源照明上，在汽車、飛機(jī)及其他設(shè)備儀器儀表、手機(jī)、手表、電子鐘、LCD模塊、筆記本電腦顯示器等方面獲得應(yīng)用。也作為交通安全標(biāo)志，公司標(biāo)志，出口通道等發(fā)光指示牌上的發(fā)光顯示器件。第29頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月OLED有機(jī)發(fā)光顯示器

有機(jī)發(fā)光顯示器（OLED）又稱有機(jī)EL，是以有機(jī)薄膜作為發(fā)光體的自發(fā)光顯示器件。

第30頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月它是固體自發(fā)光器件，可適應(yīng)惡劣工作環(huán)境；它響應(yīng)時(shí)間短、發(fā)光效率高、視角寬、對比度高；它可在5V~10V的低電壓下工作，功耗低，工藝簡單；制造成本低、有機(jī)發(fā)光材料眾多、覆蓋發(fā)光光譜從紅外到紫外，適合全彩色顯示；價(jià)廉、易于大規(guī)模生產(chǎn)；OLED的生產(chǎn)更近似于精細(xì)化工產(chǎn)品，可在塑料、樹脂等不同的材質(zhì)上生產(chǎn)，產(chǎn)品的機(jī)械性能好，不僅可以制造出筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)適用的顯示器，還有可能創(chuàng)造出墻壁大小的屏幕、可以彎曲折疊的屏幕。人們預(yù)言，隨著規(guī)模量產(chǎn)的到來，OLED可以比LCD成本低20%。第31頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月可以卷的、便攜式顯示器第32頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月OLED器件的發(fā)光機(jī)制OLED的基本原理為：加入一外加偏壓，使電子空穴分別經(jīng)過空穴傳輸層與電子傳輸層后，進(jìn)入一具有發(fā)光特性的有機(jī)物質(zhì)，在其內(nèi)部發(fā)生復(fù)合，激勵(lì)出一個(gè)激子，再將能量釋放出來回到基態(tài)，而這些釋放出來的能量中，通常由于發(fā)光材料的選擇及電子自旋的特性，只有25%（單重態(tài)到基態(tài)）的能量可以用來當(dāng)作OLED的發(fā)光，其余75%（三重態(tài)到基態(tài)）的能量以磷光或熱的形式回歸到基態(tài)。選擇不同的發(fā)光材料（帶隙不同）可得到不同顏色的發(fā)光。第33頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示的典型多層OLED結(jié)構(gòu)，發(fā)光過程為：載流子注入是通過陰極和陽極注入到電極內(nèi)側(cè)有機(jī)功能薄膜層，載流子分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移，電子和空穴在發(fā)光層中相，相互束縛而形成激子（Exciton），激發(fā)態(tài)能量通過輻射躍遷到基態(tài)。OLED器件的發(fā)光機(jī)制第34頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月SiC電致發(fā)光器件激起了人們很大興趣，因?yàn)樗鼈兎€(wěn)定性特別高，工作壽命長，并能抗電流過敏，耐熱及耐受其它外部作用。人們能夠制備出發(fā)出任何顏色可見光乃至發(fā)出紫外光的SiC電致發(fā)光器件。在不改變器件制造方法的情況下，在這種器件中SiC發(fā)光顏色的控制既可以通過采用:

①不同的多型體,僅由于SiC的不同多型體禁帶寬度上的差別就可以使輻射的光子能量改變0.8eV.

②可以通過摻不同的發(fā)光激活劑來實(shí)現(xiàn)。比如說6H-SiC分別摻Be，B，Se和Al就能夠制出紅、黃、綠和藍(lán)色的發(fā)光器件。三、發(fā)光二級(jí)管第35頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月1.器件制造可用不同的半導(dǎo)體技術(shù)來制造電致發(fā)光器件：融熔，在晶體生長過程中外延，擴(kuò)散和離子注入等。在含氯氣氛中將Be-SiC融熔到摻Be的p型SiC晶體上(Be是在用升華法或使用Be—SiC、Be-Cr-SiC溶液生長晶體時(shí)均勻摻入的〕，便可以制成發(fā)紅光的SiC電致發(fā)光pn結(jié)。氣相或液相外延摻N及發(fā)光激活劑Se的n-SiC層可制成高效綠色電致發(fā)光pn結(jié)。液相外延被用于在摻A1的p-SiC襯底上從Se溶液中生長n-SiC（Se）外延層，在n-SiC(N)襯底上依次氣相外延n-SiC(Se，N)和p-SiC層，也可以形成電致發(fā)光pn結(jié)。第36頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月借助融熔、擴(kuò)散和外延技術(shù)向碳化硅中摻Al可制成綠色電致發(fā)光pn結(jié)，在，用4-10小時(shí)汽相擴(kuò)散純Al便制成pn結(jié)。在n-SiC襯底通過外延生長，可得到厚度為100-200um的均勻摻Al的p-SiC層。SiC(B)電致發(fā)光器件的制造方法簡單，發(fā)光區(qū)可有多種多樣構(gòu)形，而且發(fā)光效率高，這是它們被廣泛匝用的原因所在。SiC(B)黃色電致發(fā)光pn結(jié)主要是采用擴(kuò)散法在6H多型體上形成的。硼向價(jià)n-SiC晶體中的擴(kuò)散是在下用2—60分鐘完成的。在SiC中依次摻A1和硼，也能制成高效發(fā)光的pn結(jié)。在SiC中依次摻A1和硼，也能制成高效發(fā)光的pn結(jié)?？紤]到SiC中，擴(kuò)散Al形成的pn結(jié)能更有效地注入空穴，接著擴(kuò)散B便形成高效發(fā)光區(qū)。用這種pn結(jié)制作的器件能在比較寬的溫度范圍內(nèi)工作，77K下就可啟動(dòng)。不過，以這類pn結(jié)為基礎(chǔ)制造多元器件是一件更為復(fù)雜的任務(wù)，需要制作臺(tái)面結(jié)構(gòu)第37頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月2.應(yīng)用下列電致發(fā)光器件是用摻不問發(fā)光激活劑的SiCpn結(jié)制作的：發(fā)光二校管、脈沖光源、數(shù)字和符號(hào)顯示器、發(fā)光面幾何圖形可以控制的器件，以及在光敏材料上記錄數(shù)據(jù)用的多元標(biāo)尺等。上述器件除了具有高度穩(wěn)定性以外，還有工作電流低的優(yōu)點(diǎn)，從而簡化了它們與微電路匹配的問題。那些在外加電場作用下發(fā)米面的幾何圖形可以改變的SiC器件是十分有趣的。這種器件的最簡單的模型是擴(kuò)散B得到的pn結(jié)，其中n區(qū)是等電位的，而具有特定電阻值的p區(qū)配上了兩個(gè)電極，起一個(gè)分壓器的作用

第38頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)電流通過接觸電校1和2時(shí)，pn結(jié)整個(gè)面積均勻地發(fā)光。當(dāng)電流同時(shí)通過觸點(diǎn)2和3時(shí)，在分壓器上就產(chǎn)生了一個(gè)電壓梯度。在這種情況下pn結(jié)的一部分可能處于偏壓不足的狀態(tài)，也就是說；偏壓不足以使電流通過pn結(jié)所在的部位?？刂齐娏鞯钠交兓墒咕w的發(fā)光部分與不發(fā)光部分的邊界產(chǎn)生相應(yīng)的移動(dòng)。在激活單元的尺寸等于8×0.2mm2，且初始電流密度為0.05A/cm2時(shí)，這種器件的電流靈敏度為1.5mm/mA。消耗的控制電流為3-10mA。

第39頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月用多元的SiC發(fā)光二極管做成的模擬指示器可以把輸入的控制電壓按比例地轉(zhuǎn)換為發(fā)光條的長短或者轉(zhuǎn)換成光點(diǎn)。具有可控發(fā)光邊界的pn結(jié)可用于照相底片記錄。多元數(shù)字電致發(fā)光顯示器(可組成任意數(shù)字)被用在光敏材料上記錄數(shù)字信息。多元的pn結(jié)發(fā)光器件還可用于信息的照象記錄，例如二進(jìn)制編碼的信息第40頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月3.發(fā)光二極管的特性信息的光記錄所用的器件，其最重要的特性之一是電致發(fā)光亮度上升和衰減的速率，一般的SiC(B)發(fā)光二極管的電致發(fā)光上升時(shí)間為10-13um衰減時(shí)間為0.1um。當(dāng)通過pn結(jié)的電流密度增加到100A/cm2時(shí)，電致發(fā)光的上升時(shí)間減至幾個(gè)us，摻Be的發(fā)光二極管的電致發(fā)光上升和衰減時(shí)間為~0.25us，而摻Se的pn結(jié)的上升和衰減時(shí)間卻要大一個(gè)數(shù)量級(jí)。摻Al的發(fā)光二極管的弛豫時(shí)間不超過10-9，用它可以制作出高速的發(fā)光二極管。第41頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月用擴(kuò)散法制作的藍(lán)色和黃色發(fā)光pn結(jié)的典型伏-安特性、亮度-電壓特性和電容-電壓特性曲線。第42頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月正如我們已經(jīng)提到的，SiCpn結(jié)的電致發(fā)光電流-亮度特性曲線與陰極射線發(fā)光的電流-亮度特性曲線有相似的亞線性關(guān)系。但是當(dāng)它們按同一激發(fā)強(qiáng)度歸一化時(shí)，電致發(fā)光效率似乎比陰極射線發(fā)光效率低1或2個(gè)數(shù)量級(jí)第43頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月這與空穴向pn結(jié)附近的發(fā)光n型區(qū)注入的程度低有關(guān)，空穴注入的程度低是由于SiC中受主的激活能遠(yuǎn)大于施主(氮)的激活能。從上述情況可知，增加SiCpn結(jié)的電致發(fā)光效率有兩種途徑，即研制一種能有效地向發(fā)光n型層注入空穴的完美的結(jié)構(gòu)，或者是研制出高效發(fā)光的p-SiC。擴(kuò)散-外延技術(shù)和離子注入似乎是最適于制作結(jié)構(gòu)，使之成為高效空注入的方法。第44頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月減少電流-亮度特性的亞線性，也可以提高SiCpn結(jié)的電致發(fā)光效率。從圖4可看出，當(dāng)提高激發(fā)強(qiáng)度時(shí)，SiC(B)pn結(jié)的電致發(fā)光參數(shù)劣于GaP(Zn-C)之類的發(fā)光二校管的情況。研究SiC中硼、鈹和鈧發(fā)光的特性得知，獲得品質(zhì)更加完美的SiC(只含有非常少量的少數(shù)載流子陷阱)是減少亞線性的必要條件。近年來為改進(jìn)生長碳化硅晶體的升華法所作的研究。這種升華法在制取外延層方面的應(yīng)用以及生長某種特定的SiC多型體的外延層或晶體(特別是用稀土金屬作為溶劑從溶液中生長的4H-SiC)的可能性，所有這些使我們有可能成功地實(shí)現(xiàn)各種類型高度穩(wěn)定的電致發(fā)光器件所用的優(yōu)質(zhì)碳化磚的制備。同時(shí)，也為我們開辟了改進(jìn)這些器件效率的新途徑。第45頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月四、二極管激光器激光二極管本質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體二極管，按照PN結(jié)材料是否相同，可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)（SH）、雙異質(zhì)結(jié)（DH）和量子阱（QW）激光二極管。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前市場應(yīng)用的主流產(chǎn)品。同激光器相比，激光二極管具有效率高、體積小、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但其輸出功率?。ㄒ话阈∮?mW），線性差、單色性不太好，使其在有線電視系統(tǒng)中的應(yīng)用受到很大限制，不能傳輸多頻道，高性能模擬信號(hào)。第46頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月第47頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月半導(dǎo)體二極管激光器所涉及的半導(dǎo)體材料有很多種，但目前最常用的有兩種材料體系。一種材料體系是以GaAs和(下標(biāo)x表示GaAs中被Al源自取代的Ga原子的百分?jǐn)?shù))為基礎(chǔ)的。近年來，以/GaAs和材料體系為基礎(chǔ)的可見光半導(dǎo)體激光器也得到迅速發(fā)展，其波長分別為780nm和（630~680）nm。半導(dǎo)體二極管激光器所涉及的半導(dǎo)體材料有很多種，但目前最常用的有兩種材料體系。一種材料體系是以GaAs和(下標(biāo)x表示GaAs中被Al源自取代的Ga原子的百分?jǐn)?shù))為基礎(chǔ)的。近年來，以/GaAs和材料體系為基礎(chǔ)的可見光半導(dǎo)體激光器也得到迅速發(fā)展，其波長分別為780nm和（630~680）nm。第48頁，課件共55頁，創(chuàng)作于2023年2月雙異質(zhì)結(jié)AlGaAs/GaAs激光器的典型結(jié)構(gòu)示于圖10.2.1。其中GaAs是有源區(qū)，它在x方向上的厚度為(0.1~0.2)um。有源區(qū)被兩層相反摻雜包圍層所夾持。受激輻射的產(chǎn)生與放大就是在GaAs有源區(qū)中進(jìn)行的。這種