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在追求一个蓝色的LED
近日,哈布雷和Giktayms共有约 LED 的灯,他们电路并的生产。的主要组成部分的发展 - 蓝色LED - 花了四分之一个世纪,而最成功的技术作者已经获得今年秋天诺贝尔奖一>。我想强调这个故事从物理学和解释的方式向蓝色二极管是如此漫长和棘手。
简介
哈布雷已经谈到了详细了解基于半导体的电子并约,的怎样LED 。简单回顾一下要点。如果申请的pn结的正向电压,从p区在n区和空穴电子会朝向彼此移动和重组,在光子的形式发射能量。
<一个href="http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/popular-physicsprize2014.pdf">Источник
现在看带图。所施加的电压超过在导带(分别为,孔中的价带)的电子。蛋氨酸,它们重新结合。
来源 I>
由此可以看出,该发射的光子的能量大约等于带隙的宽度。实际上,这也决定了光的颜色的波长。因而,蓝色光多于红色光子的能量 - 所以对于蓝光发光二极管需要具有宽的带隙的半导体。历史上,这些半导体被称为的宽频带的。
一般而言,在世界上的半导体不那么多,并且它们的基本性质是很好的理解。很有启发这里是日程表(阿尔费罗夫在他的诺贝尔奖演讲,称之为“世界地图”半导体):
在这里卧式推迟的的晶格常数 B>的半导体 - 大致在晶体中两个相邻原子之间的距离(到她,我们稍后再谈)。垂直 - 带隙在电子伏特(eV)。有一个想法,人们看到的光子1.8电子伏特(波长700纳米,红色)至3.1电子伏特(400纳米,紫)的能量。我们感兴趣的是蓝紫色区域,约2.6-3.3伏特其保证金。
题外话:电子伏特 B>根据定义,1电子伏特能量足以减少在1伏特的电子的电势。相反,如果我们增加电子的电位在1伏特(例如,后他可以运行由“ - ”向“+”odnovoltovoy电池),他将收到的1电子伏特的能量。因此,如果半导体的带隙为3电子伏特(紫外LED),则投掷的电子在导带中,则可以提高其容量为3 V一般来说,这是通过在LED的操作电压来确定,达到尽可能3-3.5在蓝/紫二极管。
我们可以看到,在蓝紫色区域只下跌三个半导体:碳化硅,硒化锌和GaN。从历史上看,在顺序上出现了“LED”的舞台。
1.碳化硅(SiC)
碳化硅是显着的,因为它可以形成大量的结晶变型。已在50年代被允许创建具有不同带隙的结构 - 在可见光谱的不同部分,从而产生辐射。之后,红色和黄色的LED第一蓝色LED在1969年开发的。在上世纪80年代他们成了商业化。
但对于所有的技术进步效率的设备不超过0.03%。究其原因,根本的。要理解它,我们要远一点进入物理学。