有机发光材料与器件研究进展
有机发光材料与器件研究进展
摘要：有机电致发光器件（ＯＬＥＤ）是近年来国际上平板显示领域的一个研究热点。其具有结构简单，成品率高、成本低，主动发光、响应速度快，分辨率高等优点；并且驱动电压低、全固态、非真空器件，具有抗振荡、耐低温（－４０℃）性能，被认为是未来最有可能替代液晶显示器，引起了人们极大关注［１］。在ＯＬＥＤ的制备和优化中，发光材料的选择至关重要，其性质是决定器件性能的重要因素之一。经过３０余年的深入研究，已研发出多种新型电致发光材料，所制备器件的性能也有显著提高。在全色显示所需要的红绿蓝三基色中，绿光ＯＬＥＤ的发光效率最好，蓝光相对较差，红光器件的性能比较落后。．文章简要介绍了有机电致发光材料的发光原理和应用，详细讨论了有机电致发光材料的分类及其研究进展．
１有机电致发光原理
有机电致发光是载流子从阳极和阴极双注入式的发光过程，是将电能转化为光能的能量转移过程．有机电致发光机制：在外加电场作用下，电子和空穴分别从两电极注入有机层的导带（反键轨道）和价带（成键轨道），经过有机层的电子传输和空穴传输，在发光层复合形成激子，激子通过辐射发光（荧光或磷光）从激发态跃迁回基态，如图１所示．
有机物电荷传输大部分以π－电子为基础，分子之间仅仅具有弱的分子间作用力———范德华力，具有可吸收和发射紫外可见光、产生和传输电荷、非线性光学性能等性质；其导电过程可用分子轨道理论解释，即电荷传输是靠载流子在不同分子轨道的最高占据轨道（ＨＯＭＯ）和最低空轨道（ＬＵＭＯ）能级之间的跃迁完成的；发光是受激发电子从ＬＵＭＯ能级跃迁到ＨＯＭＯ能级产生的．有机分子之间的ＨＯＭＯ和ＬＵＭＯ分别相当于无机半导体的价带和导带，他们之间的能隙相当于无机半导体的禁带．在电场作用下，电子从阴极注入有机分子的ＬＵＭＯ，再通过相邻分子能级相近的ＬＵＭＯ之间的传递，形成类似于无机半导体的导带的传递，实现电子传输；空穴从阳极注入有机分子的ＨＯＭＯ中，并在分子间的ＨＯＭＯ传递空穴，类似于无机半导体的价带传递［3]
3.有机电致发光材料研究现状
3.1载流子传输材料
有机电致发光器件的亮度和性能与载流子传输层和发光层能带的匹配、载流子注入的电子和空穴的平衡等有关，即载流子注入和传输需要考虑两方面的影响因素：（１）空穴传输材料要同时具有阻挡电子传输的性质，才能使复合发生在发光层，远离金属电极，减少发生非辐射复合，降低器件效率，即空穴传输层的ＬＵ－ＭＯ值大于电子传输层的ＬＵＭＯ值；（２）电子和空穴注入不平衡（复合区浓度不同），也影响复合几率，降低器件发光效率，即空穴传输层和电子传输层能级要匹配．
3.1.1空穴注入材料
空穴注入材料可以降低传输层与阳极表面的能垒差，同时起到改善空穴和电子在传输速率的差异，使载流子在发光层很好地结合．常见的注入材料如图３所示．
3.1.2空穴传输材料
空穴传输层有机分子必须具有接受电子和低的电离势!缩小与阳极表面的能垒差"的性质#以便使空穴有效地传输到发光层．空穴传输材料需要经历可逆的阳极氧化形成稳定的阳离子基质#其分子结构必须具有高热稳定性!玻璃转化温度高"和形态稳定性!包括聚集状态和分子结构"#使有机分子不易结晶化．此外#通过增大分子结构的空间位阻!如形成成对偶联结构$增大树枝状结构$形成螺形化合物"以降低分子间范德华力，使材料不易结晶化．
3.1.3电子传输材料
电子传输材料必须具有低的电子亲和能和一定的空穴阻挡能力#以防止空穴进入电子传输层．电子传输材料需要经历可逆的阴极氧化形成阴离子基质#应该具有分子热稳定性$形态稳定性$高电子迁移率$形成致密薄膜的特点使电荷复合区域移到远离阴极的地方增加激子产生几率$与阴极电子注入势相匹配的能垒．一般说来#电子传输材料都是具有大共轭结构的平面芳香族化合物#它们大多有较好的电子接受能力#同时在一定的正向偏压下可以有效地传递电子［１７］．
3.1.4空穴阻挡材料
当电子传输材料缺乏空穴阻挡力时，需要加入弱接受电子和传输电子的空穴阻挡材料．它的能级在电子
传输材料的ＨＯＭＯ和ＬＵＭＯ之间，可有效地阻挡电子从发光层逃逸到电子传输层，同时保证电子可以自由传递到发光层．发光层能级＞ＨＯＭＯ能级＞空穴阻挡材料能级＞ＬＵＭＯ．常见的是１，１０－邻菲罗啉衍生物ＢＣＰ（ＨＯＭＯ＝６．７ｅＶ）和１，３，５－三（Ｎ－苯基－２－苯并咪唑）苯ＴＰＢＩ（ＥＡ＝２．７ｅＶ，ＩＰ＝６．２－６．７ｅＶ）．
3.2发光材料
发光材料在ＯＬＥＤ中是最重要的材料．选择发光材料必须满足以下的要求：（１）高量子效率的荧光发射，荧光光谱主要集中在４００～７００ｎｍ的可见光区域；（２）具有良好的导电性，或者空穴迁移能力，即能让载流子有效地在发光材料里迁移；（３）良好的热稳定性，即需要较高的分解温度和玻璃化温度，防止在加工和器件运行过程中由于受热或者器件内部产生的焦耳热而变质或者结晶．
3.2.1１有机小分子电致发光材料
用于电致发光研究的有机小分子具有化学修饰性强、选择范围广、易于提纯、荧光量子效率高和可以产生红、绿、蓝等各种颜色光的特点。大多数有机染料在固态时存在浓度淬灭等问题，导致发射峰变宽，光谱红移，荧光量子效率下降，因此一般将它们以最低浓度的方式掺杂在具有某种载流子性质的主体中，用能量传递的原理将微量的有机荧光染料分散在主发光体的矩阵中，使客体分子可由激发光能的传递而发光［３，4】
3.2.2高分子电致发光材料
聚苯撑乙烯类（ＰＰＶ）
ＰＰＶ是第一个被报道用作发光材料制备电致发光器件的高分子，是目前研究得最多、最广泛、最深入，也被认为是最有应用前途的异类高分子电致发光材料。经典的ＰＰＶ材料具有不溶与不熔的特点，不能满足发光器件的制作要求。因此许多科学家都致力于通过化学改性和物理改性来设计合成出结构、性能各异的ＰＰＶ及其衍生物，以满足使用要求。近２０年来，聚（１，４－亚苯基亚乙烯基）（ＰＰＶ）在发光二极管中的应用已经引起了人们极大的关注。为提高溶解度和光电特性，研究者合成了各种ＰＰＶ衍生物并研究了其发光性能。ＰＰＶ衍生物中，聚（２，３－二苯基－１，４－亚苯基亚乙烯基）（ＤＰ－ＰＰＶ）及其衍生物（分子式如图３２所示）已被广泛研究。
4展望
有机电致发光材料的研究得到了飞速的发展，据Yole Development 2012 年预测, 全球OLED 照明产业在2020年达到17亿美元。未来2-5年是OLED 照明技术、产业、市场发展的关键时期。但是ＯＬＥＤ在商业化的过程中还有一些亟待解决的问题，如发光机理的基础性研究，与全色显示器有关的材料、器件的研究，三线态发光材料的研究，效率、亮度、寿命等的提高，新型有机电致发光材料的探索等。高分子电致发光材料与小分子电致发光材料相比具有制膜工艺简单、机械加工性能好、可以制作柔性屏等优点，将会受到越来越多的关注。
发光材料
上海理工大学 目录 一、引言 (1) 二、发光现象及其原理 (1) 2.1荧光现象 (1) 2.2 LED现象 (2) 2.3白炽灯现象 (2) 2.4 HID现象 (2) 2.5有机发光原理 (2) 三、发光材料的应用 (3) 3.1光致发光材料 (3) 3.2阴极射线发光材料 (4) 3.3电致发光材料 (4) 3.4辐射发光材料 (4) 3.5光释发光材料 (5) 3.6热释发光材料 (5) 3.7高分子发光材料 (5) 3.8纳米发光材料 (6) 四、结束语 (6) 五、参考文献 (7)
发光材料 一、引言 众所周知[1]，材料、能源和信息是21世纪的三大支柱。发光材料作为人类生活中最为重要的材料之一，有着极其重要和特殊的地位。随着科学技术的进一步发展，发光材料广泛运用于化工、医药食品、电力、公用工程、宇航、海洋船舶等各个领域。各种新型高科技在运用于人类日常生活中，势必都需要用到部分不同成分和性质的发光材料。 从20世纪70年代起，科学家们发现将稀土元素掺入发光材料，可以大大提高材料的光效值、流明数和显色性等性能，从此开启了发光材料发展的又一个主要阶段。世界己经离不开人造光源，荧光灯作为最普遍的人造光源之一己在全世界范围内开始应用，据统计全世界60%以上的人工造光是由荧光灯提供的，而大部分荧光灯就是利用稀土三基色荧光粉发光的。 二、发光现象及其原理 不同发光材料的发光原理不尽相同，但是其基本物理机制是一致的:物质原子外的电子一般具有多个能级，电子处于能量最低能级时称为基态，处于能量较高的能级时称为激发态;当有入射光子的能量恰好等于两个能级的能量差时，低能级的电子就会吸收这个光子的能量，并跃迁到高能级，处于激发态;电子在激发态不稳定，会向低能级跃迁，并同时发射光子;电子跃迁到不同的低能级，就会发出不同的光子，但是发出的光子能量肯定不会比吸收的光子能量大。 2.1荧光现象 荧光发光的主要原理:紫外线的光子的能量比可见光的能量大;当荧光物质被紫外线照射时，其基态电子就会吸收紫外线的光子被激发而跃迁至激发态;当它向基态跃迁时，由于激发态与基态间还有其他能级，所以此时释放的光子能量就会低于紫外线的能量，而刚好在可见光的范围内，于是荧光物质就会发出可见光，这种光就叫做荧光。常见的日光灯发 1
光至发光材料的研究进展(精)
光至发光材料的研究进展 关键字光至发光材料荧光反光 Keyword photoluminescence material fluorescence listen 摘要；综述了光致发光材料的大致研究进展，阐述了光致发光材料的发光原理，常见的发光材料，并对未来光致发光材料发展趋势作了展望。 Abstract It is summarize the investigation of photoluminescence material. And tell us about the theory of photoluminescence material. And familiar photoluminescence material. Future development aspects of researches and applications about the material are proposed 前言 在各种类型激发作用下能产生光发射的材料。主要由基质和激活剂组成，此外还添加一些助溶剂、共激活剂和敏化剂。发光材料分永久性发光材料（放射性辐射激发）和外加能量激发而发光如光激发、电场激发、阴极射线激发、X射线激发等的材料。 光致发光材料又称超余辉的蓄光材料。它是一种性能优良，无需任何电源就能自行发光的材料。 1发展历史 光致发光材料的研究历史非常悠久。最早可追溯到1866 年法国人Sidot 制备的ZnS :Cu 上,它是第一个具有实际应用意义的长余辉蓄光材料。20 世纪初,Lenard 制备出了ZnS :M (M = Cu ,Ag ,Bi ,Mg 等) 发光材料,并研究了荧光衰减曲线,提出了“中心论”。但该类发光材料由于发光亮度不高,寿命短等缺点,人们往其中引入了放射性物质,虽然能解决以上问题,但又会危害人体安全、损害环境,因而人们将目光又投向了其他基质的发光材料领域。1934 年,Haberlandt 在研究天然CaF2 结构时发现,痕量Eu2+ 占据矿石中Ca2+ 的位置时,引起矿石发出蓝光。1964 年, Y2O3 : Eu , Y2O2S : Eu3+发光材料的研制发明,使彩色电视机得到迅速的推广。20 世纪80年代,石春山等对复合氟化物中的光谱特性进行研究,得出Eu2+ 的f - f 跃迁出现的若干判据,推进了我国发光材料的发展。20 世纪80 年代以后,一些制备发光材料的新工艺及一系列超长余辉发光材料的研究成功,为发光材料的应用开辟了广阔的领域。 2发光机理 2.1.反光与发光的区别 在生活中人眼睛能看看到的发光的材料分成两大类。1. 反光材料这种材料可以将照在其表面上的光迅速地反射回来。材料不同，反射的光的波长范围也就不同。反射光的颜色取决于材料吸收何种波长的光并反射何种波长的光，，因此必须要有光照在材料表面，材料表面才能反射光，如各种执照牌、交通标志牌等。光致发光材料是向外发光，而不是反射光。２．荧光材料吸收一定波长的光，立刻向外发出不同波长的光，称为荧光，当入射光消失时，荧光材料就会立刻停止发光。更确切地讲，荧光是指在外界光照下，人眼见到的一些相当亮的颜色光，如绿色、橘黄色、黄色，人们也常称它们为霓虹光。所以反光材料和发光材料有很大的不同，发光机理不一样：光致发光材料是向外发光，而不是反射光。
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几种新型半导体发光材料的研究进展 摘要：概述了三种新型半导体发光材料氮化镓、碳化硅、氧化锌各自的特性，评述了它 们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；ZnO, SiC，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ZnQ SiC, GaN三种新型半导体发光材料的研究进展。 2几种新型半导体发光材料的特征及发展现状 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.以下对几种很有发展前景的新型发光材料做简要介绍? 2.1氮化傢(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，川族氮化物半导体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!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.GaNM有较高的电离度，在川-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勺一半.GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材 ：1
稀土高分子光致发光材料的研究进展
稀土高分子光致发光材料的研究进展 张秀菊1,2,陈鸣才23,冯嘉春2,李抢满3,贾德民1 (1.华南理工大学,广东广州510640;2.中科院广州化学研究所,广东广州510650;3.中国科学技术大学,安徽合肥230026) 摘 要:综述了稀土高分子光致发光材料的研究基础,比较了不同方法合成的稀土高分子发光材料的结构与性能,介绍了当前该领域的研究进展。 关 键 词:稀土;高分子;配合物;荧光材料 中图分类号:TQ314.266 文献标识码:A 文章编号:1001Ο9278(2002) 05Ο0016Ο05 稀土金属离子作为一种有效的发光中心,在无机 和有机发光材料中已有广泛应用。然而稀土无机材料存在着难加工成型、价格高等问题;稀土有机小分子配合物则存在稳定性差等问题,这些因素限制了稀土发光材料更为广泛的应用。高分子材料本身具有稳定性好及来源广、成型加工容易等特点,如果将稀土元素引入到高分子基质中制成稀土高分子光致发光材料,其应用前景将十分广阔。 稀土高分子配合物发光材料的研究始于20世纪60年代初,Wolff和Pressley[1]以聚甲基丙烯酸甲酯为基质制得稀土荧光材料,发现铕与α噻吩甲酰三氟丙酮的配合物Eu(TTA)3(TTA2α噻吩甲酰三氟丙酮)在高分子基质中发生从配体TTA到Eu3+的能量转移,从而使Eu3+发强荧光。近年来,由于含发光稀土离子的高分子材料兼有稀土离子优异的发光性能和高分子化合物易加工的特点,引起了广泛关注。研究方法基本分为两种:(1)稀土小分子络合物直接与高分子混合得到掺杂的高分子荧光材料;(2)通过化学键合的方式先合成可发生聚合反应的稀土络合物单体,然后与其他有机单体聚合得到发光高分子共聚物,或者稀土离子与高分子链上配体基团如羧基、磺酸基反应得到稀土高分子络合物。以下就这两类稀土络合物作一简单介绍。 1 稀土有机配合物 1.1 稀土β2二酮配合物 三价稀土β2二酮配合物发光研究早在20世纪60年代,曾作为激光材料引起人们的关注。β2二酮与稀土离子配合物的通式表示为: 收稿日期:2002Ο03Ο07 3通讯联系人 R1C O Eu3+ C H H C R2 O 由于在这类配合物中存在着从具有高吸收系数的β2二酮配体到Eu3+、Tb3+等的高效能量传递,从而使得它们在所有稀土有机配合物中发光效率最高,它们与镧系离子形成稳定的六元环,直接吸收激发光并可有效地传递能量。 配合物中中心稀土离子发光过程大致为:配体先发生π3←π吸收,也就是先经过单重态—单重态(S0→S)电子跃迁,再经系间窜越到三重态T1,接着由最低三重态T1向稀土离子振动能级进行能量转移。关于稀土β2二酮配合物的研究综述很多,一般认为[2～5]: ①发光效率与配合物结构的关系相当密切,即配合物体系共轭平面、刚性结构程度越大,配合物中稀土发光效率就越高。 ②配体取代基对中心稀土离子发光效率有明显的影响。R1基团为强电子给体时发光效率明显提高,并有噻吩>萘>苯的影响次序,R2基团为—CF3是敏化效果最强,因为F的电负性高,使得金属2氧键成为离子键。 ③稀土发光效率取决于配体最低激发三重态能级位置与稀土离子振动能级的匹配情况。 ④协同试剂是影响稀土离子发光效率的另一重要因素。 1.2 稀土羧酸配合物 稀土羧酸配合物涉及很多有趣的发光现象,加之羧酸类配体成本远远低于β2二酮类,可望发展成为极具应用前景的发光材料[6,7]。目前羧酸类的配体一般为芳香羧酸,大量的研究发现稀土离子能与生物体内的羧酸及氨基酸分子形成稳定的配合物,这类配合物具有发光时间长、强度高且稳定的特性,对于模拟生命 第16卷 第5期中 国 塑 料Vol.16,No.5 2002年5月CHINA PLASTICS May.,2002
发光材料技术应用及发展前景
发光材料技术应用及发展前景 CRT显像管：我们家庭所用的电视以及绝大多数的电脑终端显示器所用的显像管确实是CRT技术，阴极射线管（CRT）的特点是色彩鲜艳丰富，制备工艺成熟，成本低廉，然而由于CRT技术设备的电视机及其他显示器的体积庞大，而且也专门繁重，专门是大尺寸的显示器，如29in电视机的厚度超过70cm，质量超过50kg。差不多不能满足人们的要求，基于CRT 的缺点，人们又采纳了一些新技术来使CRT平板化，其中比较成熟的技术是低压荧光管（VFD）技术，以VFD技术为基础的显示器的体积明显降低，厚为1cm，质量也大为减轻，另一种相对成熟的技术而且具有庞大进展潜力的的技术是场发射（FED）技术。以场发射技术为基础制备的显示器厚度只有几毫米。 VFD低压荧光管：在29世纪60年代，电子运算机市场获得急速的扩大，为习惯运算器的数码显示需求，产生了真空荧光平板显示器VFD，随着各种技术的进展，是VFD进入高密度显示领域，目前具有数字显示,图像显示画面显示功能的VFD差不多广泛运用在各种仪器显示包括汽车家电通信设备以及大显示屏幕显示器等领域。然而由于VFD技术受到彩色化功耗大辨论率低腔体中真空的保持等咨询题的限制，近几年的市场份额有下降得趋势 FED场发射显示技术 FED技术是继VFD后，针对CRT平板化的又一次新的努力 图2各类电视机功耗的比较 OLED前景展望： 从目前显示技术的进展趋势来看，OLED无疑是会带来显示产品集体换代的一项新技术。现在要紧的技术突破还在于大尺寸工艺，色彩，
以及使用寿命。只是目前萎靡的液晶市场或许会激发厂商们尽早提速OLE D大面积进入市场的决心，提速OLED的研发及生产工艺的改进或许差不多在厂商们的打算之内。所以我们不能希望OLED不久会以一种低价格的姿势进入市场，任何一种革命性的新技术均随着市场及技术的成熟才慢慢地平易近人，这段时刻往往需要几年，OLED的前景是十分让人看好的。 CES 2009展索尼首发21英寸OLED电视，辨论率为1366×768 OLED超薄柔软可卷曲的特性使其的应用方向更广，超低的功耗更符合目前时代进展的需求，在今后我们将会看到更多的地点显现OLED 的身影。相信5年内，壁画般的显示产品也将会在市场内显现，拭目以待吧。 液晶显示器件(LCD)是个人应用显示器中最有进展潜力的显示器件。反射型液晶显示 器件的功耗每平方厘米在一微瓦以下,是目前世界上最省电的显示器。 由于液晶产业的进展,应用显示器的地点也就越来越多,如个人计时用的各种电子表 、电子钟、万年历;个人通信用的"BP"机、"老大大";个人学习用的运算器、电子字典、 电子翻译器、电子课本;个人工作用的电子记事簿、PDA、掌上微机;个人娱乐用的电子游 戏机、电子照相机、电子摄像机、液晶小电视等。液晶显示产业的进展,将给个人大量、 广泛地使用显示器带来一次革命。而个人大量应用显示器,可随时、随处获得信息,这又 将大大推动世界信息产业的进展。我国的液晶产业应着重进展个人应用的液晶显示器,在 个人应用显示器上与世界各国展开竞争。另外,由于液晶显示器的工作电压低、无辐射、
实验六 半导体发光器件的电致发光测量1
实验六半导体发光器件的电致发光测量 081190088 杨静 一．实验内容与目的 （1）了解半导体发光材料电致发光的基本概念。 （2）了解并掌握半导体显微探针测试台、光纤光谱仪的使用。 （3）掌握半导体发光材料电致发光特性的测量方法。 二．实验原理概述 1．辐射跃迁 半导体材料受到某种激发时，电子产生由低能级向高能级的跃迁，形成非平衡载流子。这种处于激发态的电子在半导体中运动一段时间后，又回到较低的能量状态，并发生电子—空穴对的复合。复合过程中，电子以不同的形式释放出多余的能量。如跃迁过程伴随着放出光子，这种跃迁成为辐射跃迁。作为半导体发光材料，必须是辐射跃迁占优势。 导带的电子跃迁到价带，与价带空穴相复合，伴随的光子发射，称为本征跃迁。显然这种带与带之间的电子跃迁所引起的发光过程，是本征吸收的逆过程。对于直接带隙半导体，导带与价带极值都在k 空间原点，本征跃迁为直接跃迁。由于直接跃迁的发光过程只涉及一个电子—空穴对和一个光子，其辐射效率较高。间接带隙半导体中，导带与价带极值对应于不同的波矢k，这时发生的带与带之间的跃迁是间接跃迁。在间接跃迁过程中，除了发射光子外，还有声子参与。因此，这种跃迁比直接跃迁的几率小的多，发光比较微弱。
如果将杂质掺入半导体，则会在带隙中产生施主及受主的能级，因此又可能产生不同的复合而发光。电子从导带跃迁到杂质能级，或杂质能级上的电子跃迁入价带，或电子在杂质能级间的跃迁都可以引起发光，这类跃迁称为非本征跃迁。间接带隙半导体本征跃迁几率较小，非本征跃迁起主要作用。施主与受主之间的跃迁效率较高，多数发光二极管属于这种跃迁机理。在施主—受主对的复合中，过剩电子、空穴先分别被电离的施主和受主看成点电荷，把晶体看作连续介质，施主与受主之间的库伦作用力使受基态能量增大，其增量与施主—受主杂质间距离r 成正比，所发射的光子能量为： ην＝E g －(E D +E A )＋r πεε402q 式中E D 和E A 分别为施主和受主的电离能，ε是晶体的低频介电常数。 对简单的替位施主和受主杂质，r 只能取一系列的不连续值，因此，施主—受主复合发光是一系列分离谱线，随着r 的增大，成为一发射带。 2.电致发光 根据不同的激发过程，可以有各种发光过程，如：光致发光、阴极发光、电致发光等。 半导体的电致发光（EL ），也称场致发光，是由电流（电场）激发载流子，将电能直接转变成光能的过程。EL 包括低场注入型发光和高场电致发光。前者是发光二极管（LED ）和半导体激光器的基础。本实验只涉及这类EL 谱的测量。 发光二极管是通过电光转换实现发光的光电子器件，是主要的半
常用半导体器件
第4章常用半导体器件 本章要求了解PN结及其单向导电性，熟悉半导体二极管的伏安特性及其主要参数。理解稳压二极管的稳压特性。了解发光二极管、光电二极管、变容二极管。掌握半导体三极管的伏安特性及其主要参数。了解绝缘栅场效应晶体管的伏安特性及其主要参数。 本章内容目前使用得最广泛的是半导体器件——半导体二极管、稳压管、半导体三极管、绝缘栅场效应管等。本章介绍常用半导体器件的结构、工作原理、伏安特性、主要参数及简单应用。 本章学时6学时 4.1 PN结和半导体二极管 本节学时2学时 本节重点1、PN结的单向导电性； 2、半导体二极管的伏安特性； 3、半导体二极管的应用。 教学方法结合理论与实验，讲解PN结的单向导电性和半导体二极管的伏安特性，通过例题让学生掌握二半导体极管的应用。 4.1.1 PN结的单向导电性 1. N型半导体和Ｐ型半导体 在纯净的四价半导体晶体材料（主要是硅和锗）中掺入微量三价（例如硼）或五价（例如磷）元素，半导体的导电能力就会大大增强。掺入五价元素的半导体中的多数载流子是自由电子，称为电子半导体或N型半导体。而掺入三价元素的半导体中的多数载流子是空穴，称为空穴半导体或Ｐ型半导体。在掺杂半导体中多数载流子（称多子）数目由掺杂浓度确定，而少数载流子（称少子）数目与温度有关，并且温度升高时，少数载流子数目会增加。 2.PN结的单向导电性 当PN结加正向电压时，Ｐ端电位高于N端，PN结变窄,而当PN结加反向电压时，Ｎ端电位高于Ｐ端，PN结变宽,视为截止(不导通)。 4.1.2 半导体二极管 1.结构 半导体二极管就是由一个PN结加上相应的电极引线及管壳封装而成的。由Ｐ区引出的电极称为阳极，Ｎ区引出的电极称为阴极。因为PN结的单向导电性，二极管导通时电流方向是由阳极通过管子内部流向阴极。 2. 二极管的种类 按材料来分，最常用的有硅管和锗管两种；按用途来分，有普通二极管、整流二极管、稳压二极管等多种；按结构来分，有点接触型，面接触型和硅平面型几种，点接触型二极管（一般为锗管）其特点是结面积小，因此结电容小，允许通过的电流也小，适用高频电路的检波或小电流的整流，也可用作数字电路里的开关元件；面接触型二极管（一般为硅管）其特点是结面积大，结电容大，允许通过的电流较大，适用于低频整流；硅平面型二极管，结面积大的可用于大功率整流，结面积小的，适用于脉冲数字电路作开关管。
常用半导体器件
《模拟电子技术基础》 （教案与讲稿） 任课教师：谭华 院系：桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系 授课班级：2008电子信息专业本科1、2班 授课时间：2009年9月21日------2009年12月23日每周学时：4学时 授课教材：《模拟电子技术基础》（第4版） 清华大学电子学教研组童诗白华成英主编 高教出版社 2009
第一章常用半导体器件 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。 （一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电 路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导 电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标 1.1 半导体的基本知识 1.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。
发光材料
发光材料 连新宇豆岁阳董江涛陈阳郭欣高玮婧 北京交通大学材料化学专业100044 摘要：本文简要介绍了发光材料的发光机理，并根据机理分类介绍了几种典型的发光材料。补充介绍了新型发光材料并对发光材料的现状进行了介绍对其应用和发展前景做了展望。 关键词：发光材料分类新型展望 1 引言 发光材料已成为人们日常生活中不可缺少的材料，被广泛地用在各种显示、照明和医疗等领域，如电视屏幕、电脑显示器、X射线透射仪等。目前发光材料主要是无机发光材料，从形态上分，有粉末状多晶、薄膜和单晶等。最近，有机材料在电致发光上获得了重要应用。[１] 2 发光材料 发光是一种物体把吸收的能量，不经过热的阶段，直接转换为特征辐射的现象。发光现象广泛存在于各种材料中，在半导体、绝缘体、有机物和生物中都有不同形式的发光。 发光材料分为有机和无机两大类。通常把能在可见光和紫外光谱区发光的无机晶体称为晶态磷光体，而将粉末状的发光材料称为荧光粉。[2] 常用的发光材料按激发方式分为： (1) 光致发光材料，由紫外光、可见光以及红外光激发而发光，按照发光性能、应用范 围的不同，又分为长余辉发光材料、灯用发光材料和多光子发光材料。 (2) 阴极射线发光材料，由电子束流激发而发光的材料，又称电子束激发发光材料。 (3) 电致发光材料，由电场激发而发光的材料，又称为场致发光材料。 (4) X射线发光材料，由X射线辐射而发光的材料。 (5) 化学发光材料，两种或两种以上的化学物质之间的化学反应而引起发光的材料。 (6) 放射性发光材料，用天然或人造放射性物质辐照而发光的材料。 2.1光致发光材料 2.1.1光致发光材料的定义 发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。光致发光材料一个主要的应用领域是照明光源，包括低压汞灯、高压汞灯、彩色荧光灯、三基色灯和紫外灯等。其另一个重要的应用领域是等离子体显示。
新型半导体发光材料分析及发展
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
【免费下载】常用半导体器件及应用单元测验附答案
项目六 常用半导体器件及应用 班级 姓名 成绩 一、填空题：（35分） 1.制作半导体器件时，使用最多的半导体材料是 硅 和 锗 。 2.根据载流子数目的不同，可以将半导体分为 本征半导体 、 P 型半导体 和 N 型半导体 三种。 3.PN 结的单向导电性是指：加正向电压 导通 ，加反向电压 截止 。PN 结正偏是指P 区接电源 正 极，N 区接电源 负 极。 4.半导体二极管由一个 PN 结构成，它具有 单向导电 特性。 5.硅二极管的门坎电压是 0.5V ，正向导通压降是 0.7V ；锗二极管的门坎电压是 0.2V ，正向导通压降是 0.3V 。 6.半导体稳压二极管都是 硅 材料制成的。它工作在 反向击穿 状态时，才呈现稳压状态。 7.晶体三极管是由三层半导体、两个PN 结构成的一种半导体器件，两个PN 结分别为 发射结 和 集电结 ；对应的三个极分别是 发射极e 、 基极b 、 集电极c 。 8.半导体三极管中，PNP 的符号是 ，NPN 的符号是 。9.若晶体三极管集电极输出电流I C =9 mA ，该管的电流放大系数为β=50，则其输入电流I B =_0.18_mA 。10.三极管具有电流放大作用的实际是：利用 基极 电流实现对 集电极 电流的控制。因此三极管是 电流 控制型器件。11.三极管的输出特性曲线可分为三个区域，即_放大_区，__饱和_区和_截止_区。12.放大电路静态工作点随 温度 变化而变化， 分压式 偏置电路可较好解决此问题。13.对于一个晶体管放大器来说，一般希望其输入电阻要 大 些，以减轻信号源的负担，提高抗干扰能力；输出电阻要 小 些，以增大带动负载的能力。二、判断题：（10分，将答案填在下面的表格内） 题号12345678910答案××√××√√×√× 1.P 型半导体带正电，N 型半导体带负电。（ ） 2.半导体器件一经击穿便即失效，因为击穿是不可逆的。（ ） 3.桥式整流电路中，若有一只二极管开路，则输出电压为原先的一半。（ ） 4.用两个PN 结就能构成三极管，它就具有放大作用。（ ） 5.β越大的三极管，放大电流的能力越强，管子的性能越好。 6.三极管和二极管都是非线性器件。（ ） 7.三极管每一个基极电流都有一条输出特性曲线与之对应。（ ）等多项对全系统启备高中免不
发光材料技术应用及发展前景精编版
发光材料技术应用及发 展前景 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
发光材料技术应用及发展前景 CRT显像管：我们家庭所用的电视以及绝大多数的电脑终端显示器所用的显像管就是CRT技术，阴极射线管（CRT）的特点是色彩鲜艳丰富，制备工艺成熟，成本低廉，但是由于CRT技术设备的电视机及其他显示器的体积庞大，而且也很沉重，尤其是大尺寸的显示器，如29in电视机的厚度超过70cm，质量超过50kg。已经不能满足人们的要求，基于CRT的缺点，人们又采用了一些新技术来使CRT平板化，其中比较成熟的技术是低压荧光管（VFD）技术，以VFD技术为基础的显示器的体积明显降低，厚为1cm，质量也大为减轻，另一种相对成熟的技术而且具有巨大发展潜力的的技术是场发射（FED）技术。以场发射技术为基 础制备的显示器厚度只有几毫米。 VFD低压荧光管：在29世纪60年代，电子计算机市场获得急速的扩大，为适应计算器的数码显示需求，产生了真空荧光平板显示器VFD，随着各种技术的发展，是VFD进入高密度显示领域，目前具有数字显示,图像显示画面显示功能的VFD已经广泛运用在各种仪器显示包括汽车家电通信设备以及大显示屏幕显
示器等领域。但是由于VFD技术受到彩色化功耗大分辨率低腔体中真空的保持等问题的限制，近几年的市场份额有下降得趋势 FED场发射显示技术 FED技术是继VFD后，针对CRT平板化的又一次新的努力 SID2007概况 每年5月，由显示协会(SID)组织的世界规模的讨论会与展览会在美国西海岸的一个城市举行，今年的第45届SID年会在美国加州长滩(Long Beach)会议中心举行。会议共收到论文摘要702篇，其中有489篇入选本届讨论会。489篇论文中有279篇在67场专题报告会中口述，其余210篇于5月23号下午集中在一个大厅中，以张贴形式发表，作者与读者进行面对面讨论。令人鼓舞的是全部论文中有24%的作者是学生。提交论文的国家和地区数为21，论文数分布如下：韩国23%，美国22%，日本19%，台湾地区16%，德国4%，我国大陆地区在会上发表的论文数为4篇。 这次论文报告会共举行了67场，按专题区分分布如下：LCD 22场；OLED 12场；显示器件制造工艺 5场；PDP 4场；显示电子学 4场；背光源 4场；投影显示 3场； 2场，三维显示 2场；标准与计量 2场，医用显示 2场；电子纸 2场；其它专题各1场(共13场)。
半导体发光材料
半导体发光材料具有优异的光电催化及光电转化活性等特性, 已应用于光学材料, 太阳能材料,压电晶体和激光材料等领域。近年来，由于纳米材料科学的兴起人们对半导体发光材料的制备方法，性能及其应用进行了大量的研究，取得了重要的成就。 ZnSe半导体发光材料的研究进展 美国贝尔实验室在所制备的CdSe纳米粉体中发现，随着CdSe颗粒尺寸的减小发光带的波长逐渐变小，通过控制CdSe纳米颗粒的大小，制得了可在红、绿、蓝光之间变化的可调谐发光管。 1991年，美国3M公司研制成功了世界上第一个ZnSe基电泵浦蓝绿色激光器，引 起了国际上学术界极大的轰动。 近年来，对ZnSe基蓝绿色半导体激光器的研究，取得了里程碑式的研究成果。用ZnSe材料制成的半导体蓝色激光器和发光二极管在水下通讯、通信、复印、高密度的信息储存、高分辨率的图像显示、信号指示以及医学、基础研究、环境检测、战地生 化检测等方面有着极为广阔的应用前景。蓝色激光器用于彩色高分辨率的图像传真，在海底等一些特殊环境下通信更为安全可靠以蓝色激光取代目前激光打印机上普遍采 用的红外激光或红色激光，由于其感应灵敏度的提高，可使打印速度提高一到二个量级。 在当前材料科学研究中ZnSe 半导体发光材料的制备技术倍受关注，追求获得成分纯正、结晶良好、光电性能稳定、低欧姆接触电阻、长寿命的ZnSe材料，成为21世 纪引人注目的焦点。经过40 多年的漫长探索，人们打破传统的“热平衡生长”材料制备方法，ZnSe材料的制备技术已取得了长足的进步。 尽管ZnSe基蓝绿色半导体激光器在四到五年内，连续工作时间由秒级提高到现 在的400h，工作电压也由最初的20v左右降低到目前的3.7v取得了长足的进步与发 展!但如何获得高净空浓度的p型掺杂，实现良好的低阻欧姆接触，延长器件使用寿命，使之达到实用化，仍然存在大量的课题，还需要不懈的努力与探索。 LED用半导体发光材料的产业现状 半导体技术在引发微电子革命之后，又在孕育一场新的产业革命——照明革命， 其标志就是用半导体光源逐步替代白炽灯和荧光灯。
2章 常用半导体器件及应用题解
第二章常用半导体器件及应用 一、习题 2.1填空 1. 半导材料有三个特性，它们是、、。 2. 在本征半导体中加入元素可形成N型半导体，加入元素可形成P型半导体。 3. 二极管的主要特性是。 4．在常温下，硅二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V；锗二极管的门限电压约为V，导通后的正向压降约为V。 5．在常温下，发光二极管的正向导通电压约为V，考虑发光二极管的发光亮度和寿命，其工作电流一般控制在mA。 6. 晶体管(BJT)是一种控制器件；场效应管是一种控制器件。 7. 晶体管按结构分有和两种类型。 8. 晶体管按材料分有和两种类型。 9. NPN和PNP晶体管的主要区别是电压和电流的不同。 10. 晶体管实现放大作用的外部条件是发射结、集电结。 11. 从晶体管的输出特性曲线来看，它的三个工作区域分别是、、。 12. 晶体管放大电路有三种组态、、。 13. 有两个放大倍数相同，输入电阻和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。在负载开路的条件下，测得A放大器的输出电压小，这说明A 的输入电阻。 14．三极管的交流等效输入电阻随变化。 15．共集电极放大电路的输入电阻很，输出电阻很。 16．射极跟随器的三个主要特点是、、。 17．放大器的静态工作点由它的决定，而放大器的增益、输入电阻、输出电阻等由它的决定。 18．图解法适合于，而等效电路法则适合于。 19．在单级共射极放大电路中，如果输入为正弦波，用示波器观察u o和u i的波形的相位关系为；当为共集电极电路时，则u o和u i的相位关系为。 20. 在NPN共射极放大电路中，其输出电压的波形底部被削掉，称为失真，原因是Q点(太高或太低)，若输出电压的波形顶部被削掉，称为失真，原因是Q 点(太高或太低)。如果其输出电压的波形顶部底都被削掉，原因是。 21．某三极管处于放大状态，三个电极A、B、C的电位分别为9V、2V和1.4V，则该三极管属于型，由半导体材料制成。 22．在题图P2.1电路中，某一元件参数变化时，将U CEQ的变化情况(增加；减小；不变)填入相应的空格内。 (1) R b增加时，U CEQ将。 (2) R c减小时，U CEQ将。 (3) R c增加时，U CEQ将。 (4) R s增加时，U CEQ将。 (5) β增加时(换管子)，U CEQ将。
常用半导体器件习题考答案
第7章 常用半导体器件 习题参考答案 7-1 计算图所示电路的电位U Y （设D 为理想二极管）。 （1）U A ＝U B ＝0时； （2）U A ＝E ，U B ＝0时； （3）U A ＝U B ＝E 时。 解：此题所考查的是电位的概念以及二极管应用的有关知识。从图中可以看出A 、B 两点电位的相对高低影响了D A 和D B 两个二极管的导通与关断。 当A 、B 两点的电位同时为0时，D A 和D B 两个二极管的阳极和阴极（U Y ）两端电位同时为0，因此均不能导通；当U A ＝E ，U B ＝0时，D A 的阳极电位为E ，阴极电位为0（接地），根据二极管的导通条件，D A 此时承受正压而导通，一旦D A 导通，则U Y ＞0，从而使D B 承受反压（U B ＝0）而截止；当U A ＝U B ＝E 时，即D A 和D B 的阳极电位为大小相同的高电位，所以两管同时导通，两个1k Ω的电阻为并联关系。本题解答如下： （1）由于U A ＝U B ＝0，D A 和D B 均处于截止状态，所以U Y ＝0； （2）由U A ＝E ，U B ＝0可知，D A 导通，D B 截止，所以U Y ＝E ? +9 19＝109E ； （3）由于U A ＝U B ＝E ，D A 和D B 同时导通，因此U Y ＝E ?+5.099＝1918E 。 7-2 在图所示电路中，设D 为理想二极管，已知输入电压u i 的波形。试画出输出电压u o 的波形图。 解：此题的考查点为二极管的伏安特性以及电路的基本知识。 首先从（b ）图可以看出，当二极管D 导通时，电阻为零，所以u o ＝u i ；当D 截止时，电阻为无穷大，相当 于断路，因此u o ＝5V ，即是说，只要判断出D 导通与否， 就可以判断出输出电压的波形。要判断D 是否导通，可 以以接地为参考点（电位零点），判断出D 两端电位的高 低，从而得知是否导通。 u o 与u i 的波形对比如右图所示： 7-3 试比较硅稳压管与普通二极管在结构和运用上有 何异同 （参考答案：见教材） 7-4 某人检修电子设备时，用测电位的办法，测出管脚①对地电位为－；管脚②对地电位
半导体发光器件(led常识)
半导体发光器件（led常识） 半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称led）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用 （一）led发光原理 发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。 假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即 λ≈1240/E g（mm） 式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。 （二）led的特性 1．极限参数的意义 （1）允许功耗Pm:允许加于led两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，led发热、损坏。 （2）最大正向直流电流I Fm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。 （3）最大反向电压V Rm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。 （4）工作环境t opm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。 2．电参数的意义 （1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
发光材料与LED综述
功能材料课报告 发光材料与LED 摘要：发光材料是一种功能材料，广泛应用于我们日常生活中，例如电视机、日光灯、发光二极管等。本文就应用于LED的两种发光方式，光致发光和电致发光，作了简单的介绍和说明，并着重介绍了LED的原理、发展历史、优点以及应用。在未来的几十年里，发光材料将继续快速向前发展，给我们的生活带来更大的变化。 关键词：发光材料；光致发光；电致发光；LED
功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决生产告诉发展以及由此所产生的能源、环境等等一系列问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能性的产品，以获得各种优良的综合性能。近年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展，功能材料正在渗透到现代生活和生产的各个领域。 本文所论述的发光材料即为在不同的能量激发方式下可以发出不同波长的可见光的一种功能材料。 一．概述 物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光；另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态，在返回到基态的过程中以光的形式放出能量。热辐射发光最常见的例子是太阳和白炽灯，而后一种发光方式应用也很广泛，比如阴极射线管、日光灯、发光二极管等，如图1。 图1 两种发光方式的典型例子：白炽灯和日光灯 按照激发能量方式的不同，发光材料的分类如下： 1．紫外光、可见光以及红外光激发而发光的为光致发光材料； 2．电子束流激发而发光的为阴极射线发光材料； 3．电场激发而发光的为电致发光材料； 4．X射线辐射而发光的为X射线发光材料； 5．用天然或人造放射性物质辐射而发光的为放射性发光材料。
第十一章 常用半导体元件——【电工电子技术与技能】
第十一章常用半导体元件 第一节二极管 【教学目标】 知道PN结的单向导电性。描述二极管的电压、电流关系。解释主要参数。 【教学重点】 1．二极管的电压、电流关系。 2．二极管的主要参数。 【教学难点】 二极管的电压、电流关系。 【教学过程】 【一、复习】 线性电阻和非线性电阻的电压、电流特性。 【二、引入新课】 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一种物体。但半导体之所以得到广泛应用，是因为它的导电能力会随温度、光照及所掺杂质不同而显著变化。特别是掺杂可以改变半导体的导电能力和导电类型，这是今天能用半导体材料制造各种器件及集成电路的基本依据。 二极管就是由半导体制成的。半导体按所用半导体材料可分为硅二极管和锗二极管；按内部结构可分为点接触型和面接触型二极管；按用途分类可分为普通二极管、稳压二极管、发光二极管、变容二极管等，通常所说的二极管是指普通二极管。 【三、讲授新课】 1
2 11.1.1 二极管的外形、结构与符号 二极管的外形、内部结构示意图和符号如图11.1所示。 （a ）外形 （b ）内部 （c ）符号 图11.1 二极管 二极管的阳极引脚由P 型半导体一侧引出，对应二极管符号中三角形底边一端。 二极管的阴极引脚由N 型半导体一侧引出，对应二极管符号中短竖线一端。 强调指出：符号形象地表示了二极管电流流动的方向，即电流只能从阳极流向阴极，而不允许反方向流动。 11.1.2 二极管的电流、电压关系 1．正向偏置与导通状态 二极管正向电流、电压关系实验电路如图11.2（a ）所示，二极管阳极接高电位，阴极接低电位，二极管正向偏置。 此时调节串联在电路中的电阻大小，二极管表现出不同电压下具有不同的电阻值，记录每个电压下对应的电流值，从而描绘成曲线，即得到图11.2（b ）所示的二极管正向电流、电压关系特性。 （1）二极管VD 两端正向电压小于0.5 V 时，电路中几乎没有电流，对应的电压称为二极管的死区电压或阈值电压（通常硅管约为0.5 V ，锗管约为0.2 V ）。 （2）二极管两端正向电压大于0.5 V 后，电路中电流增加迅速。 （3）随着二极管电流增大，二极管VD 两端电压维持在0.6 V ~ 0.7 V 之间不再增加（硅管约为0.6 V~0.7 V ，锗管约为0.2 V~0.3 V ）。