诺贝尔物理学奖颁布给蓝色发光二极管发明者二极管是由什么材料制成的( 二 )


以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色LED材料材料化学式颜色铝砷化镓 砷化镓 砷化镓磷化物磷化铟镓 铝磷化镓(掺杂氧化锌)AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP:ZnO红色及红外线铝磷化镓 铟氮化镓/氮化镓 磷化镓 磷化铟镓铝 铝磷化镓InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP绿色磷化铝铟 镓砷化镓 磷化物 磷化铟镓铝 磷化镓GaAsPAlGaInP AlGaInP GaP高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色磷砷化镓GaAsP红色,橘红色,黄色磷化镓 硒化锌 铟氮化镓 碳化硅GaP ZnSe InGaN SiC红色,黄色,绿色氮化镓(GaN)绿色,翠绿色,蓝色铟氮化镓InGaN近紫外线,蓝绿色,蓝色碳化硅(用作衬底)SiC蓝色硅(用作衬底)Si蓝色蓝宝石(用作衬底)Al2O3蓝色硒化锌ZnSe蓝色钻石C 紫外线氮化铝,氮化铝镓AlN AlGaN波长为远至近的紫外线白光LED
1993年,当时在日本Nichia Corporation(日亚化工)工作的中村修二(Shuji Nakamura)发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)和铟氮化稼(InGaN)的具有商业应用价值的蓝光LED,这类LED在1990 年代后期得到广泛应用 。理论上蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光,但白光LED却很少是这样造出来的 。
现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的,这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的钇铝石榴石(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的 。当LED芯片发出蓝光,部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽(光谱中心约为580nm)的主要为黄色的光 。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体 。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体,再混合LED本身的蓝光,使它看起来就像白色光,而其的色泽常被称作“月光的白色” 。这种制作白光LED的方法是由Nichia Corporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上 。若要调校淡黄色光的颜色,可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce),甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式
做到 。而基于其光谱的特性,红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明 。另外由于生产条件的变异,这种LED的成品的色温并不统一,从暖黄色的到冷的蓝色都有,所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分 。
另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯,发出近紫外光的LED会被涂上两种磷光体的混合物,一种是发红光和蓝光的铕,另一种是发绿光的,掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝 。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质,所以生产难度较高,而寿命亦较短 。与第一种方法比较,它效率较低而产生较多热(因为StokesShift前者较大),但好处是光谱的特性较佳,产生的光比较好看 。而由于紫外光的LED功率较高,所以其效率虽比较第一种方法低,出来的亮度却相若 。
最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体 。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层 。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光,混合起来便是白色光 。
极性
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极,应接电源正极 。有的发光二极管的两根引线一样长,但管壳上有一凸起的小舌,靠近小舌的引线是正极 。LED的光学参数中重要的几个方面就是:光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长 。
发光效率和光通量
发光效率就是光通量与电功率之比,单位一般为lm/W 。发光效率代表了光源的节能特性,这是衡量现代光源性能的一个重要指标 。
发光强度和光强分布
LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱,由于LED在不同的空间角度光强相差很多,随之而来我们研究了LED的光强分布特性 。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度 。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏,如果选用的LED单管分布范围很窄,那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像 。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别 。
波长
对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良,而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正 。因为在许多场合下,比如交通信号灯对颜色就要求比较严格,不过据观察我国的一些LED信号灯中绿色发蓝,红色的为深红,从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的 。
蓝色发光二极管的优点一、体积小
LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面,所以它非常的小,非常的轻 。
二、电压低