半导体光电子材料PPT课件.ppt

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1、关于半导体光电子材料关于半导体光电子材料第一张，PPT共二十八页，创作于2022年6月n n电子器件和光电子器件应用是半导体材料最重要的两大应用领域n n半导体材料Si，GaAs和GaN，InP等既是重要的电子材料，也是重要的光电子材料第二张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.1 半导体激光材料半导体激光材料n n1962年，GaAs激光二极管的问世，作为半导体光电子学的开端。n n激光的激射波长取决于材料的带隙，且只有具有直接带隙的材料才能产生光辐射，它使注入的电子空穴自己发生辐射复合以得到较高的电光转化效率第三张，PPT共二十八页，创作于2022年6月产生激光的条件产生激光的条件n

2、 n1.形成粒子数反转，使受激辐射占优势n n2.具有共振腔以实现光量子放大n n3.外界输入能量至少要达到阈值，使激光管的增益至少等于损耗第四张，PPT共二十八页，创作于2022年6月LD材料材料n nGaAs基n nInP基n nGaN基n nGaSb基第五张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.2 半导体显示材料半导体显示材料n n发光二极管（LED）n n电致发光显示第六张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.2.1 发光二极管发光二极管 LEDn n发光二极管发光二极管Light-Emitting Light-Emitting Diode Diode 是由数层很薄的掺杂是

3、由数层很薄的掺杂半导体材料制成。半导体材料制成。n n当通过正向电流时，n n区电子获得能量越过PN结的结的禁带与禁带与p区的空穴复合以光的区的空穴复合以光的形式释放出能量。形式释放出能量。第七张，PPT共二十八页，创作于2022年6月LED应用应用n n半导体白光照明半导体白光照明n n车内照明车内照明n n交通信号灯交通信号灯n n装饰灯装饰灯n n大屏幕全彩色显示系统大屏幕全彩色显示系统n n太阳能照明系统太阳能照明系统n n其他照明领域其他照明领域n n紫外、蓝光激光器紫外、蓝光激光器 高容量蓝光高容量蓝光DVDDVD、激光打印、激光打印和显示、军事领域等和显示、军事领域等第八张，PP

4、T共二十八页，创作于2022年6月第九张，PPT共二十八页，创作于2022年6月LED照明的优点照明的优点n n发光效率高，节省能源发光效率高，节省能源n n耗电量为同等亮度白炽灯的耗电量为同等亮度白炽灯的 10%-20%10%-20%，荧光灯的，荧光灯的1/2。n n绿色环保绿色环保n n冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生废物少n n寿命长n n寿命可达寿命可达1010万小时万小时n n固体光源、体积小、重量轻、方向性好n n单个单元尺寸只有单个单元尺寸只有35mmn n响应速度快，并可以耐各种恶劣条件响应速度快，并可以耐各种恶劣条件n n低电压、小电流第十张，PPT共二十八页，创作于20

5、22年6月半导体照明是半导体照明是21世纪最具发展前景的世纪最具发展前景的高技术领域之一高技术领域之一地区条件地区条件地区条件地区条件 效益效益效益效益 条件条件条件条件 能源节约能源节约能源节约能源节约 降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放 美国美国美国美国 5 5白炽灯及白炽灯及白炽灯及白炽灯及5555日光灯被日光灯被日光灯被日光灯被白光白光白光白光LEDLED取代取代取代取代 每年节省每年节省每年节省每年节省350350亿美元电亿美元电亿美元电亿美元电费。费。费。费。每年减少每年减少每年减少每年减少7.557.55亿吨二氧亿吨二氧亿吨二氧亿吨二氧化碳排放量。化

6、碳排放量。化碳排放量。化碳排放量。日本日本日本日本 100100白炽灯被白光白炽灯被白光白炽灯被白光白炽灯被白光LEDLED取取取取代代代代 可少建可少建可少建可少建1-21-2座核电厂。座核电厂。座核电厂。座核电厂。每年节省每年节省每年节省每年节省1010亿公升以上亿公升以上亿公升以上亿公升以上的原油消耗。的原油消耗。的原油消耗。的原油消耗。台湾台湾台湾台湾 2525白炽灯及白炽灯及白炽灯及白炽灯及100100日光灯日光灯日光灯日光灯被白光被白光被白光被白光LEDLED取代取代取代取代 节省节省节省节省110110亿度电，约合亿度电，约合亿度电，约合亿度电，约合1 1座核电厂发电量。座核电厂

7、发电量。座核电厂发电量。座核电厂发电量。第十一张，PPT共二十八页，创作于2022年6月美国半导体照明计划n n从从20002000年起国家投资年起国家投资5 5亿美元亿美元n n到到20102010年年 55%55%的白炽灯和荧的白炽灯和荧光灯被半导体灯取代光灯被半导体灯取代n n每年节电达每年节电达350350亿美元亿美元n n20152015年形成每年年形成每年500500亿美元的亿美元的半导体照明产业市场半导体照明产业市场日本2121世纪照明计划世纪照明计划n n投入资金投入资金5050亿日元亿日元n n到到20072007年年 30%30%的白炽灯被的白炽灯被置换为半导体照明灯置换为

8、半导体照明灯第十二张，PPT共二十八页，创作于2022年6月欧盟彩虹计划n n应用半导体照明实现：应用半导体照明实现：n n高效高效n n节能节能n n不使用有害环境的材料不使用有害环境的材料n n模拟自然光模拟自然光韩国“固态”照明计划n n20042004年年-2008-2008年韩国政府计划年韩国政府计划投入投入1 1亿美元，企业提供亿美元，企业提供30%30%配套资金，近期开始实施，预配套资金，近期开始实施，预计计20082008年年LEDLED的发光效率达的发光效率达到到80lm/W80lm/W第十三张，PPT共二十八页，创作于2022年6月n n我国有近百名专家（两院院士）联名向国

9、务院呼吁，我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院呼吁，以三峡工程的以三峡工程的5%费用，支持我国的半导体照明产业。费用，支持我国的半导体照明产业。n n国家启动国家半导体照明工程国家启动国家半导体照明工程n n用用5-10年的时间的努力，年的时间的努力，1/3照明应用半导体照明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个三峡水电亿度，多于一个三峡水电站的发电量（站的发电量（800亿度）中国专家的呼吁中国专家的呼吁第十四张，PPT共二十八页，创作于2022年6月高亮度白光LED的实现基于蓝光基于蓝光LED，通过黄色荧，通过黄色荧光粉激发出黄光，组合成为光粉激发出黄光，组合成为白光白光通过红、绿、

10、蓝三种通过红、绿、蓝三种LED组组合成为白光合成为白光基于紫外光基于紫外光LED，通过三，通过三基色粉，组合成为白光基色粉，组合成为白光第十五张，PPT共二十八页，创作于2022年6月Ge：Eg0.67 eV 红光GaP：Eg2.25 eV 绿光GaN：Eg3.4 eV 蓝光第十六张，PPT共二十八页，创作于2022年6月日亚公司日亚公司1994年首创用年首创用MOCVD制备制备了了GaN LED第十七张，PPT共二十八页，创作于2022年6月市场分布分析市场分布分析20032003年全球年全球GaNGaN基基LEDLED芯片产量芯片产量n n按全球按全球LEDLED市场划分，市场划分，目前市

11、场主要集中在日目前市场主要集中在日本、美国、欧洲等发达本、美国、欧洲等发达国家和地区，仅日本、国家和地区，仅日本、美国市场就占到全球的美国市场就占到全球的6060以上。以上。n n按应用领域划分，目前，高亮度按应用领域划分，目前，高亮度LEDLED主要用途及市场有显示器背主要用途及市场有显示器背光源（如手机、光源（如手机、PDAPDA）、标志（如户外显示）、景观照明、汽车、）、标志（如户外显示）、景观照明、汽车、电子设备、交通信号灯及照明等。电子设备、交通信号灯及照明等。第十八张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.2.2 电致发光材料电致发光材料n n电致发光又称为场致发光，与LED的

12、低电场结型发光相比，是一种高电场作用下发光。n n电致发光材料分为粉末发光材料和薄膜发光材料第十九张，PPT共二十八页，创作于2022年6月1）粉末发光材料）粉末发光材料n n半导体粉末发光材料的发光特性主要由一线特殊杂质作为激活剂和共激活剂所决定的n nZnS粉末，常用Cu作为激活剂；Al，Ga，In等作为共激活剂第二十张，PPT共二十八页，创作于2022年6月常用的电致发光粉末材料常用的电致发光粉末材料n nZnS:Mn,Cu-发黄光n nZnS:Ag-发蓝光n nZnS:Cd,Ag-发红、绿光第二十一张，PPT共二十八页，创作于2022年6月2）薄膜发光材料）薄膜发光材料n n薄膜发光材

13、料发光机理和粉末材料基本相同n n但薄膜材料可以在高频电压下工作，发光亮度也较高第二十二张，PPT共二十八页，创作于2022年6月常用薄膜电致发光材料常用薄膜电致发光材料n nZnS:Mn-发黄光n nZnS:Tb-发绿光n nZnS:Mn-发蓝光第二十三张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.2.3 阴极射线发光材料阴极射线发光材料n n阴极射线管是将电信号转换成光学图像的电子束管，常见的彩色电视显像管n n它的光电转换是通过其中的荧光屏来实现的；n n所用蓝粉和绿粉以所用蓝粉和绿粉以ZnS为主为主第二十四张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.3 太阳能电池材料太阳能电池材料n nSi电池材料n n化合物半导体材料第二十五张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.3.1 Si电池材料电池材料n n单晶Si电池n n多晶硅电池n n带状硅电池n n薄膜硅电池材料第二十六张，PPT共二十八页，创作于2022年6月8.3.2 化合物半导体材料化合物半导体材料n nCuInSe2电池n nCdTe电池；n nGaAs电池n nGaSb电池第二十七张，PPT共二十八页，创作于2022年6月19.09.2022感感谢谢大大家家观观看看第二十八张，PPT共二十八页，创作于2022年6月