新型半导体发光材料分析及发展
有机半导体器件的现状及发展趋势

有机半导体器件的现状及发展趋势一、引言有机半导体器件是指以有机化合物为主要材料制成的半导体器件,其具有低成本、可加工性强、柔性可弯曲等特点。
近年来,随着科技的不断进步和人们对环保节能的追求,有机半导体器件在显示、照明、太阳能电池等领域得到了广泛应用,并且在未来的发展中具有巨大潜力。
二、现状1.应用领域目前,有机半导体器件主要应用于显示和照明领域。
其中,OLED (Organic Light Emitting Diode)是最为广泛使用的一种有机半导体器件,其可以制成柔性屏幕,并且具有高亮度、高对比度、色彩鲜艳等优点。
此外,在太阳能电池领域也开始出现了利用有机半导体材料制成的柔性太阳能电池。
2.技术发展随着技术的不断进步,有机半导体器件在性能和稳定性方面得到了持续提高。
例如,在OLED领域中,通过改进材料配方和结构设计等手段,使得OLED显示屏幕的亮度和寿命得到了极大提升。
此外,还出现了一些新型有机半导体材料,如有机小分子、聚合物、碳纳米管等,这些材料具有更好的电学性能和光学性能。
三、发展趋势1.应用拓展未来,有机半导体器件将会在更多领域得到应用。
例如,在生物医学领域中,利用柔性有机半导体器件可以制成可穿戴式医疗设备,实现对人体健康状态的监测和诊断。
在智能家居领域中,利用柔性OLED技术可以制成智能窗帘、智能灯具等产品。
2.技术创新未来,有机半导体器件的技术将会不断创新。
例如,在OLED领域中,将会出现更加高效的发光材料和更加先进的结构设计;在太阳能电池领域中,则将会出现更加高效的光电转换材料和更加稳定的器件结构。
3.市场前景随着人们对环保节能需求不断增加,以及柔性显示技术的不断发展,未来有机半导体器件的市场前景将会非常广阔。
根据市场研究机构的数据显示,到2025年,全球有机半导体器件市场规模将达到300亿美元以上。
四、结论有机半导体器件是一种具有广阔应用前景的新型半导体器件。
未来,随着技术的不断创新和市场需求的不断增加,有机半导体器件将会在更多领域得到应用,并且具有非常广阔的市场前景。
磷化物半导体发光材料的制备及应用研究

磷化物半导体发光材料的制备及应用研究磷化物半导体材料因其优异的物理性质在光电器件、照明等领域中有广泛的应用。
其中,磷化铟(InP)和氮化铟镓(InGaN)两种材料是目前应用最为广泛的。
本文将重点介绍磷化铟和氮化铟镓的制备方法和应用研究。
磷化铟(InP)材料的制备方法:磷化铟是一种具有高电子迁移率和巨大的自旋轨道耦合的材料,可以用于太赫兹激光、真空电子器件和光电探测器等。
制备磷化铟还有多种方法,其中最常用的方法是金属有机化学气相沉积(MOCVD)。
MOCVD是利用金属有机分子化合物制备薄膜的一种方法。
它是一种靠在加热反应器中混合预先分解的有机金属化合物、气相反应物和惰性气体,控制反应气体流量和反应压力、温度等条件来获得高质量薄膜的技术。
此外,还可以利用气相外延(VPE)和化学气相沉积(CVD)等方法来制备磷化铟材料。
磷化铟的应用研究:磷化铟由于其较高的电子迁移率和极低的表面态密度,被广泛用于半导体器件中,如高速晶体管、分立元件和集成电路。
此外,磷化铟还可以应用于太赫兹激光、量子点激光器和面向能源的可燃气体传感器等领域。
氮化铟镓(InGaN)材料的制备方法:氮化铟镓作为一种新型的半导体材料,在光电器件中有广泛的应用。
制备氮化铟镓材料也有多种方法,其中最常用的是金属有机化学气相沉积(MOCVD)。
在MOCVD中,金属有机化合物(通常为甲基、乙基等有机金属物)和氮气或高碘化镓等挥发性反应气体在反应器中反应生成氮化铟和氮化镓。
此外,还可以利用分子束外延(MBE)和挥发法等方法来制备氮化铟镓材料。
氮化铟镓的应用研究:氮化铟镓因其宽的能隙、高熔点和高硬度等优异的物理性质,在光电器件中有着广泛的应用。
包括LED、半导体激光器、太阳能电池、发光二极管等。
总结:磷化铟和氮化铟镓作为磷化物半导体材料,在光电器件等领域中有着广泛的应用。
制备方法较为复杂,需要高科技装备和技术支持。
从应用的角度来看,磷化铟和氮化铟镓的重要性不言而喻,未来还会有更多的应用领域出现。
新型半导体材料的研究和应用前景

新型半导体材料的研究和应用前景从摩尔定律到新型半导体材料自二十世纪初科学家探索半导体材料开始,半导体材料已经成为现代电子技术的基石。
不过在过去的几十年里,半导体技术的发展依赖于摩尔定律的支持,即芯片的运算速度每18-24个月会翻倍,但是随着半导体工艺的不断革新,摩尔定律已经遇到了瓶颈。
在这种情况下,新型半导体材料被广泛研究提高芯片的性能。
新型半导体材料的种类新型半导体材料有很多种类,比如石墨烯、碳纳米管、有机半导体、钙钛矿等。
这些新型半导体材料,都具有较高的电子迁移率、较小的电子有效质量和较宽的带隙等特性,但是它们之间的差异还是很明显的。
石墨烯石墨烯单层厚度仅为一个原子层,是最著名的新型半导体材料之一。
石墨烯具有很高的电子迁移率和非常好的热传导性能。
石墨烯的电子能带结构使得它具有很好的光学性质,在光电领域应用极为广泛。
碳纳米管碳纳米管是由一个或多个碳原子形成的圆柱形或圆锥形结构,具有很强的力学性能,因此在强度大、重量轻的复合材料、生物学和医学领域应用广泛。
碳纳米管的导电性能不如石墨烯,但是碳纳米管的独特结构使得它在纳米电子学中有着不可替代的地位。
有机半导体有机半导体是由有机化合物制成的“塑料电子”,因其具有良好的可塑性和低成本性而备受关注。
有机半导体通常具有低电子迁移率、低载流子迁移率的特点,但是有机半导体的独特结构也使得它在柔性显示器、太阳能电池、生物传感器等领域发挥重要作用。
钙钛矿钙钛矿是一种新型的光伏材料,钙钛矿太阳能电池具有很高的光电转换效率。
钙钛矿太阳能电池独特的结构能够有效地收集光的能量,并将其转化为电流。
通过对钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的改进,钙钛矿太阳能电池的应用前景非常广阔。
新型半导体材料的应用前景新型半导体材料的应用前景非常广阔,下面列举了一些代表性的应用领域。
智能手机智能手机是现代社会不可或缺的工具之一,而其主要的核心就是处理器。
新型半导体材料的出现使得处理器的功耗大大降低,同时也提高了智能手机的计算速度和处理效率。
新型半导体材料的研究进展及其应用

新型半导体材料的研究进展及其应用随着科学技术的不断发展,新型半导体材料的研究和应用也越来越受到关注。
半导体材料是电子技术和计算机技术的基础,具有广泛的应用前景。
本文将就新型半导体材料的研究进展及其应用进行探讨。
一、新型半导体材料的研究进展1、碳化硅材料碳化硅是一种优异的半导体材料,它的电学性质和热学性质都比硅好。
碳化硅材料既能够承受高温、高压环境,也能够实现高功率、高速、高频应用。
目前已有一些碳化硅材料被广泛应用在电源变换器、汽车电源、航空器电子设备等领域。
2、氮化硅材料氮化硅是一种新型的宽能隙半导体材料,具有优越的物理和化学性质。
它的电子迁移率高,能够实现高功率、高速、高频率应用,特别适用于射频电子设备的制造。
目前,氮化硅材料被广泛应用于5G通讯、高亮度LED、蓝色激光器等领域。
3、氧化锌材料氧化锌是一种新型的半导体材料,具有良好的光学、电学、磁学等性质。
它的能隙较宽,透明性好,可应用于薄膜电晶体管、太阳能电池等领域。
此外,氧化锌具有优异的生物相容性,可应用于生物医学器械等领域。
二、新型半导体材料的应用1、汽车电子随着汽车产业的不断发展,汽车电子产品也得到了极大的推广和应用。
新型半导体材料的应用为汽车电子开发提供了新的解决方案。
现在的汽车电子产品采用了许多半导体材料,如碳化硅材料的应用可以提高电源变换器的效率,氮化硅材料的应用可以提高电力转换效率,氧化锌材料的应用可以提高太阳能电池的效率。
2、LED照明LED照明是一种新型的环保、节能的照明技术,其应用范围越来越广泛。
新型半导体材料的应用可以提高LED照明产品的效率和品质。
如氮化硅材料的应用可以提高LED芯片的发光效率和亮度,碳化硅材料的应用可以提高LED器件的寿命和稳定性。
3、5G通讯5G通讯是一项颠覆性的技术革新,它将会给互联网、智能制造、智慧城市等领域带来巨大的变化。
新型半导体材料的应用对5G通讯的发展也有着重要的促进作用。
如氮化硅材料的应用可以提高5G收发信机的效率和速度,碳化硅材料的应用可以提高5G 通讯的频率和功率。
新型有机半导体材料的研究与发展

新型有机半导体材料的研究与发展一、介绍近年来,新型有机半导体材料在电子学领域中崭露头角。
这些材料拥有许多优点,如低成本、低功耗和柔性等,使得它们逐渐成为大型显示屏(如电子阅读器和智能手机),有机发光二极管(OLED)等领域的有前途的替代品。
本文将介绍新型有机半导体材料的研究与发展,总结其特点及未来发展方向。
二、有机半导体材料的特点有机半导体材料是指使用分子或聚合物作为半导体材料来制造电子设备。
相对于传统的无机材料,有机半导体材料有以下几个特点:1. 低成本与无机材料相比,有机半导体材料的制造成本较低。
合成途径简单,高纯度的有机半导体材料制备成本相对较低。
2. 低功耗有机半导体材料和器件的耗电量相比于无机半导体技术更低。
从某种意义上说,这导致了更省电、更具可持续性的电子设备的出现。
3. 柔性有机半导体材料可以被制成柔性塑料,这使得它们可以用于可折叠的电子设备、穿戴设备等。
相对于无机半导体材料而言,有机半导体材料更加适应多变的形状和曲线。
4. 易于制造有机半导体材料的制造可以通过柔性印刷和解决技术实现,相对于无机半导体材料制造周期更短。
三、种类和研究进展有机半导体材料主要可分为三类:薄膜半导体材料、高分子半导体材料和共轭聚合物。
1. 薄膜半导体材料薄膜半导体材料以共轭分子衍生物为基础,用于制备有机薄膜晶体管(OTFT)和OLED。
其中,有机薄膜晶体管的性能包括电导率、移动率和自然频率等,目前已经得到了快速发展。
而用于制造OLED的薄膜半导体材料则可以实现亮度更高和更长的寿命。
2. 高分子半导体材料高分子半导体材料是指以多个单体重复聚合成的高分子材料。
高分子半导体材料的导电性能非常好,而且相对应的费米能级处于带隙范围内,可以用于OLED器件的制备。
3. 共轭聚合物共轭聚合物具有分子链的π电荷共轭,电荷的移动速度非常快。
这使得共轭聚合物优于其他有机半导体材料,以用于太阳能电池,也可以用于OLED和有机场效应晶体管等这些电子设备的制造。
第三代半导体材料

第三代半导体材料
第三代半导体材料指的是新型半导体材料,其在半导体器件中具有更高的性能和更广泛的应用领域。
与传统的硅材料相比,第三代半导体材料具有更高的能隙、更高的电子迁移率和更好的光电特性,因而被广泛用于太阳能电池、发光二极管、激光器等领域。
第三代半导体材料之一是氮化镓(GaN),它具有高的热稳定性、高的饱和电流密度和高的耐压能力。
这使得它可以用于制造高功率的激光器和器件。
另外,GaN还可以用于制造蓝光
和白光LED,其具有较高的光效和长寿命。
另外一种第三代半导体材料是碳化硅(SiC),它具有更高的
能隙和更好的热稳定性。
因此,SiC可以用于制造高频、高温
和高功率应用的器件,比如电力电子器件、射频功率放大器等。
此外,磷化铟(InP)也被广泛用作第三代半导体材料,它具
有较高的电子迁移率和较好的光电特性。
因此,InP可以用于
制造高频、高亮度的LED和激光器。
相比于传统的硅材料,第三代半导体材料具有更高的能效、更高的功率密度和更好的性能稳定性。
例如,第三代太阳能电池可以实现更高的光电转换效率,第三代LED可以实现更高的
亮度和更长的寿命,第三代激光器可以实现更高的输出功率和更窄的光谱。
第三代半导体材料的发展对于推动能源转型和促进科技创新具
有重要意义。
它不仅可以提高电子器件的性能,还可以降低能源消耗。
因此,未来的发展方向应当是进一步研发和应用第三代半导体材料,以满足人们对高效能源和高性能电子器件的需求。
半导体发光材料的制备及其应用研究

半导体发光材料的制备及其应用研究半导体发光材料是一种具有重要应用前景的新型材料,其在消费电子、航空航天、医药以及能源等领域中都具有广泛的应用。
本文将介绍半导体发光材料的制备方法及其应用研究。
一、半导体发光材料的制备方法半导体发光材料的制备方法有多种,其中较常见的有以下几种:1. 溶液方法溶液法是一种常用的半导体发光材料制备方法。
它利用低沸点有机物质作为溶剂,在其中分别加入金属离子和有机配体,通过加热使其反应生成发光材料。
该方法制备过程简单,费用低廉,但存在环保问题。
2. 气相扩散法气相扩散法是将金属材料和其他材料混合,制成均匀的粉末,然后通过高温、高压的气相反应,沉积在基板上形成薄膜。
这种方法可以制备高质量的薄膜,但条件较苛,制备成本较高。
3. 水热法水热法是在高温、高压的水溶液中,通过金属离子和配体之间的络合反应,制备出发光材料。
该方法具有制备高质量、高度晶化的优点,但需要高压设备和精确控制反应条件,制备成本较高。
以上三种方法存在优缺点,不同的方法适用于不同的发光材料,根据实际需要进行选用。
二、半导体发光材料的应用研究1. 电子显示半导体发光材料在电子显示领域中得到广泛应用。
目前市场上的各类电子设备均使用LED(Light Emitting Diode)光源,其中就包括红、绿、蓝三原色的LED。
此外,还有OLED(Organic Light Emitting Diode)等新型电子显示技术的光源也采用半导体发光材料。
2. 光电通信在光电通信领域中,半导体发光材料也有着重要的应用。
如半导体激光器可作为高速光通信传输的光源,LED光源也被广泛应用于光纤通信的收发模块中。
3. 医学半导体发光材料在医学领域的应用也十分广泛。
例如将荧光染料与纳米材料结合,可以制成有精确控制释放药物的纳米粒子,可以在癌症治疗方面发挥作用。
4. 能源半导体发光材料在能源领域也有着广泛的应用。
例如利用LED制造高效节能的照明设备,可以节省大量能源。
新型有机半导体材料的研究与应用

新型有机半导体材料的研究与应用近年来,随着电子产品的迅猛发展,有机半导体材料作为一种新型材料,备受人们关注。
有机半导体材料具有较高的光、电学性能,可用于制造高效、柔性、低成本的光电器件。
本文将介绍有机半导体材料的研究进展以及其在实际应用中的表现。
一、有机半导体材料的研究进展有机半导体材料最早是在1970年代发现的,当时人们只是将其视为一种新型有机化合物。
直到20世纪80年代,随着有机半导体材料的应用领域逐渐拓宽,有机半导体材料的研究进入到一个黄金时期。
有机半导体材料相比于传统的无机半导体材料,具有制备简单、成本低、柔性好等优势。
但是,由于有机半导体材料的分子结构和性质复杂,研究工作难度较大。
在近些年中,通过利用先进的合成手段和精密物理特性表征方法,研究人员不断地提高有机半导体材料的制备工艺和性能。
目前,有机半导体材料已经达到了非常高的水平。
二、有机半导体材料在光电器件中的应用1. 有机发光二极管有机发光二极管(OLED)是有机半导体材料的一个代表性应用。
从1990年代开始,OLED就进入到了实际生产领域。
OLED 具有高亮度、高对比度、低功耗等优点。
它可以制成柔性或半透明的显示屏,并且有望替代传统液晶显示屏。
2. 有机薄膜太阳能电池有机薄膜太阳能电池(OPV)是应用有机半导体材料最受关注的领域之一。
与硅基太阳能电池相比,OPV具有柔性、轻质等特点,可以制成具有多样性的形态,因此具有更广泛的应用前景。
目前,OPV的能量转换效率已经达到17%。
3. 有机场效应晶体管有机场效应晶体管(OFET)是由有机半导体材料制成的晶体管。
OFET可以应用于各种传感器、电荷耦合器、驱动晶片等器件中。
三、有机半导体材料未来发展前景有机半导体材料作为一种新型材料,由于其制备工艺简单、成本低、柔性好等特点,其未来发展前景十分广阔。
随着美国、日本、德国等国家对有机半导体材料的研究不断深入,国内研究人员也在积极攻克相关技术难点。
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西安工程大学产品造型材料与工艺
半
导
体
发
光
材
料
氮
化
镓
学校:西安工程大学
班级:13级工设01班
姓名:陈龙
学号:41302020103
日期:2015 05 10
新型半导体发光材料氮化镓(GaN)分析及发展
摘要:概述了新型半导体发光材料氮化镓的特性, 评述了它在固态照明中的使用情况,及其研究现状,并对其未来的发展方向做出了预测。
关键词:LED发光二极管;发光材料 GaN
1引言
在信息技术的各个领域中,以半导体材料为基础制作的各种各样的器件,在人们的生活中几乎无所不及,不断地改变着人们的生活方式、思维方式,提高了人们的生活质量,促进了人类社会的文明进步。
它们可用作信息传输,信息存储,信息探测,激光与光学显示,各种控制等等。
半导体照明是一种基于半导体发光二极管新型光源的固态照明,是21世纪最具发展前景的高技术领域之一,已经成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃。
固态照明是一种新型的照明技术,它具有电光转换效率高、体积小、寿命长、安全低电压、节能、环保等优点。
发展固态照明产业可以大规模节约能源,对有效地保护环境,有利于实现我国的可持续发展具有重大的战略意义。
从长远来看,新材料的开发是重中之重。
发光材料因其优越的物理性能、必需的重要应用及远大的发展前景而在材料行业中备受关注。
本文综述了近几年来对GaN新型半导体发光材料的研究进展。
2新型半导体发光材料氮化镓(GaN)的特征及发展现状
在半导体的发展历史上,1990年代之前,作为第一代的半导体材料以硅(包括锗)材料为主元素半导体占统治地位.但随着信息时代的来临,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代化合物半导体材料显示了其巨大的优越性.而以氮化物(包括SiC、ZnO等宽禁带半导体)为第三代半导体材料,由于其优越的发光特征正成为最重要的半导体材料之一.以下对其中一种很有发展前景的新型发光材料做简要介绍.
2.1 氮化镓(GaN)
2.1.1 氮化镓的一般特征
GaN 是一种宽禁带半导体(Eg=3.4 ev),自由激子束缚能为25mev,具有宽的直接带隙,Ⅲ族氮化物半导体InN、GaN 和A lN 的能带都是直接跃迁型, 在性质上相互接近, 它们的三元合金的带隙可以从1.9eV连续变化到6.2eV,这相应于覆盖光谱中整个可见光及远紫外光范围.实际上还没有一种其他材料体系具有如此宽的和连续可调的直接带隙.
GaN是优良的光电子材料,可以实现从红外到紫外全可见光范围的光发射和红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示,强的原子键,高的热导率和强的抗辐射能力,其光跃迁几率比间接带隙的高一个数量级.GaN具有较高的电离度,在Ⅲ-V的化合物中是最高的(0.5或0.43).在大气压下,GaN一般是六方纤锌矿结构.它的一个原胞中有4个原子,原子体积大约为GaAS的一半.GaN是极稳定的化合物,又是坚硬的高熔点材料,熔点约为1700˚C.文献[1]列出了纤锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性
比较:
纤锌矿GaN的特性(W) 闪锌矿GaN的特性(Z)
带隙能量Eg(300k)=3.39eVEg(6k~6k)=3.
50eV Eg(300k)=330±0.02eVEg(300k)=3.2eV
带隙温度
系数
dEg/(dT)=﹣6.0×10-4eV/k
带隙压力
系数
(T=300k)
dEg/(dP)=4.2×10-3eV/kbar
晶格常数a=0.3189nma=0.5185nm a=0.452nm~4.55nma=0.454nma=0.
4531nma=0.45nma=0.452nm~±
0.05nm
GaN 室温禁带宽度为3. 4 eV ,是优良的短波长光电子材料,其发光特性一般是在低温(2 K、12 K、15 K或77 K)下获得的[2,3],文献[4,5]较早地报道了低温下纤锌矿结构GaN 的荧光(PL) 谱,文献[6]报道了闪锌矿结构GaN 的阴极荧光光谱。
通过在低温(2K) 下对高质量的GaN 材料进行光谱分析,观察到A、B、C三种激子,它们分别位于(3. 474 ±0 . 002) eV、(3 . 480 ±0 . 002) eV和(3 . 490 ±0. 002) eV[7]GaN的光学特性,可在蓝光和紫光发射器件上应用.作为一种宽禁带半导体材料,GaN能够激发蓝光的独特物理和光电属性使其成为化合物半导体领域最热的研究领域,近年来在研发和商用器件方面的快速发展更是使得GaN基相关产业充满活力。
当前,GaN 基的近紫外、蓝光、绿光发光二极管已经产业化,激光器和光探测器的研究也方兴未艾。
2.1.2 氮化镓研究的发展现状
阻碍GaN 研究的主要困难之一是缺乏晶格及热胀系数匹配的衬底材料. SiC 与GaN晶格匹配较好,失配率仅为3.5%,但SiC价格昂贵.蓝宝石与GaN有14%的晶格失配,但价格比SiC便宜,而且通过在其上面生长过渡层也能获得高质量的GaN薄膜,因而蓝宝石是氮化镓基材料外延中普遍采用的一种衬底材料,因为其耐热、透明、可大面积获得,并具有与GaN 相似的晶体结构. 一般都选用c面- (0001)作为衬底,但蓝宝石与GaN的失配率仍较高,难以获得高质量的GaN薄膜.
对于GaN材料,虽然长期以来衬底单晶没有解决,异质外延缺陷密度相当高,但是器件水平已可实用化。
第一个基于GaN 的LED 是20 世纪70 年代由Pankove 等人研制的,其结构为金属- 半导体接触型器件. 在提高了GaN 外延层质量和获得了高浓度p型GaN 之后,Amano 等首先实现了GaN pn 结蓝色发光管. 其后Nakamura 等在进一步提高材料质量,特别是大大提高了p 型GaN 的空穴浓度后,报告了性能更佳的GaN pn 结蓝色发光管,其外量子效率达0.18 %.随着1993年GaN材料的P型掺杂突破,GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点. 1994年,Nakamura开发出第一个蓝色InGaNPAlGaN双异质结(DH) LED. 1995年及其后两年,Nakamura等人又实现了蓝色、绿色、琥珀色、紫色以及紫外光InGaN量子阱LED[8],把蓝绿光氮化镓基发光管的发光效率提高到10 %左右,亮度超过10个烛光,寿命超过100000 h. 1995年日亚化学所制成Zcd蓝光(450nmLED),绿光12cd(520nmLED);日本1998年制定一个采用宽禁带氮化物材料开发LED的7年规划,其目标是到2005年研制密封在荧光管内、并能发出白色光的高能量紫外光LED,这种白色LED的功耗仅为白炽灯的1/8,是荧光灯的1/2,其寿命是传统荧光灯的50倍~100倍。
这证明GaN材料
的研制工作已取相当成功,并进入了实用化段.InGaN系混晶的生成,InGaN/AlGaN 双质结LED,InGaN单量子阱LED,InGaN多量子阱LED等相继开发成功.6cd的InGaN-SQW-LED高亮度纯绿茶色、2cd高亮度蓝色LED已制作出来,今后,与AlGaP、AlGaAs系红色LED组合形成亮亮度全色显示就可实现.这样三原色混成的白色光光源也打开新的应用领域,以高可靠、长寿命LED为特征的时代就会到来。
日光灯将会被LED所替代。
LED将成为主导产品,GaN晶体管也将随材料生长和器件工艺的发展而迅猛发展,成为新一代大功率器件.
目前,GaN基蓝绿光发光二极管己商品化,GaN基LD也有商品出售,最大输出功率为0.5W.GaN LED的应用非常普遍,在交通信号灯里、彩色视频广告牌上、甚至闪光灯里都可能会见到它的身影。
GaN LED的成功不仅仅引发了光电行业中的革命。
它还帮助人们投入更多的资金和注意力来发展大功率高频率GaN晶体管。
以GaN基半导体材料为基础所发展起来的固态白光照明技术有希望发展成为未来照明的主题技术,根据已有发展计划,有能在2020年前取代白纸等和白炽灯,比较固态照明技术对节环保、改善照明等具有重要意义,并将会形成500亿美元产值的巨大新兴产业。
但在目前的技术水平下,获得一定尺寸和厚度的实用化的GaN 体单晶十分困难,并且价格昂贵.GaN单晶至今未形成大规模商品化,缺乏合适的衬底材料,蓝宝石也不是理想的衬底材料,其次是突破p型掺杂优化,目前实现的Mg掺杂工艺复杂,设备昂贵,难以操作.这些问题影响了GaN电子器件和光电器件的进一步研究开发,是国内外争相研究的焦点问题.目前的主流制作GaN结晶方法是MOCVD法.因此,寻找和选择最适合的GaN的衬底材料一直是国际研究的主要热点之一.专家们预计,GaN基LED及功率晶体管、蓝色激光器,一旦在衬底等关键技术领域取得突破,其产业化进程将会长驱直入。
3 小结
1)作为新一代宽禁带半导体, GaN的特点是它的禁带宽度在3.3到3.5 eV之间,是Si的三倍, GaAs的两倍.由于它们的一些特殊性质和潜在应用而备受关注.
2)GaN 及其相关的固熔体合金可以实现带隙1.9eV(InN)到6.2eV(AlN)连续可调,是实现整个可见光波段和紫外光波段发光和制作短波长半导体激光器的理想材料。
目前GaN材料的研制工作已取相当成功,并进入了实用化阶段。
一旦GaN 在衬底等关键技术领域取得突破,其产业化进程将会取得长足发展,有望在将来取代传统的白炽灯,成为主要的照明工具。