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LED的发光原理与芯片制造报告者.ppt

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LED的发展，特别是芯片的发展 LED芯片的结构与发光原理 LED芯片的制造过程 LED的封装与应用 未来的展望发光二极管Light-EmittingDiode是由数层很薄的掺杂半导体材料制成。当通过正向电流时，n区电子获得能量越过PN结的禁带与p区的空穴复合以光的形式释放出能量。可见光LED的发展史发光效率高，节省能源 耗电量为同等亮度白炽灯的10%-20%，荧光灯的1/2。 绿色环保 冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生废物少 寿命长 寿命可达10万小时 固体光源、体积小、重量轻、方向性好 单个单元尺寸只有3~5mm 响应速度快，并可以耐各种恶劣条件 低电压、小电流發光二極體產業結構能源问题已成为当今人类社会的热门话题，节约能源与环保问 题日趋提上议程。节能应成为各国的城市照明建设需要考虑的重 要问题之一，目前约有21%的电源用于照明，如果能在固体照明 领域节省一半的能源，则会对人类的节约能源作出巨大的贡献。 20世纪中叶出现在市场上的第一批LED产品，经过50多年的发 展历程，在技术上已经取得了长足的进步。现在，LED的平均发 光效率已达到了70lm/W（流明/瓦特），其光强已达到了烛光级， 辐射光的颜色形成了包含白光的多元化色彩，并且寿命可达到数 万小时。特别是在最近几年，LED的产品质量提高了近10倍，而 制造成本已下降到早期的十分之一。这种趋势还在进一步的发展 之中，从而使LED成为信息光电子新兴产业中极具影响力的新产 品。世界各个国家均积极参与研发工作。光子与电子基本上具有三种交互方式：吸收，自发放射及激发放射。 原子的两能级E1和E2，E1代表基态，E2代表第一激发态。 在E1基态的原子吸收光子后跃迁至激发态E2，此能态的改变为吸收； 激发态原子非常不稳定，经过很短的时间，不需任何外力下会跳回基态而释放 出光子，此程序为自发放射； 当光子照射在激发态原子上，该原子被激发跃回基态而放出与照射原子同相释 放光子，此程序称为激发放射。LED在内部结构上有和半导体二极管相似的P区和N区，相交界面形成PN结。 LED的电流大小是由加在二极管两端的电压大小来控制的。 LED是利用正向偏置PN结中电子与空穴的辐射复合发光的，是自发辐射发光， 发射的是非相干光。LEDPN结的电性质一般发光材料图（a）是直接带隙材料，包括GaN-InN-AlN、GaAs、InP、InAs及GaAs等 图（b）是间接带隙材料，包括Si、Ge、AlAs及AlSb等 目前发光二极管用的都是直接带隙的材料。芯片的结构与发光效率MQWLED结构图台湾工研院光电所用ITO层制作的微电流散布层东芝公司用N局限层在P电接触区减少不发光区电流的分布以增加效率半圆形球面封装LED多方向高反射率反射镜LED结构截顶金字塔结构LEDLED不同结构不同的光取出日亚公司1993年首创的蓝光LED芯片结构HBLEDChipStructureofHBLEDLED芯片的制造技术制作LED外延片的主要方法：常用的衬底主要有蓝宝石、 碳化硅和硅衬底，还有 GaAs、AlN、ZnO等材料。利用熔合设备将蚀刻好的晶片 放入该项设备，一段时间，使 蒸镀金属层之间或蒸镀金属与 磊晶片表层原子相互熔合，目 的形成ohmic.contact.如果晶片清洗不够干净，蒸镀系统不正常，会导致 蒸镀出来的金属层（指蚀刻后的电极）会有脱落，金属层外观变色，金泡等异常。蒸镀过程中有时需用弹簧夹固定晶片，因此会产生夹痕。黄光作业中若显影不完全及光罩有破洞会在发光区产生残金残铝。化学作用中牵涉到浓度、时间、数量及反应速率等参数，因此对晶粒电极外观会有一致性的问题产生。例如有些电极脚会变细或消失。晶片在制程中，必须使用镊子及花篮、载具等，因此会有晶粒电极刮伤情形发生。经过测试后还进行二刀切割，可能会造成背面崩裂。LED的测量参数：LED的封装与应用在各种新兴的应用领域不断涌现的带动下，近些年LED市场规模得到了快 速提升。LED的应用领域已经从最初简单的电器指示灯、LED显示屏，发展到 LED背光源、景观照明、室内装饰灯、汽车照明等其他领域。由于LED具有寿 命长、无污染、功耗低的特点，未来LED还将逐步取代荧光灯、白炽灯，成为 下一代绿色照明光源。未来展望ThankYou