洞察半导体发光二极管的发光机理是什么

源杭呐麻

?半导体发光二极管和半导体激光器类似，也是一个PN结，也是利用外电源向PN结注入电子来发光的。半导体发光二极管记作LED，是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成。有源层是发光区，其厚度为01～02μm左右。半导体发光二极管的发光机理是什么?


原子、分子和某些半导体材料，能分别吸收和放出一定波长的光或电磁波。根据固体能带论，半导体中电子的能量状态分为价带和导带，当电子从一个带中能态E1跃迁(转移)到另一带中的能态E2时，就会发出或吸收一定频率(υ)的光。υ与能量差(ΔE=E2-E1)成正比，即υ=ΔEh(Hz)此式称为玻尔条件。式中h=6626×10-34J・s。当发光二极管工作时，在正偏下，通常半导体的空导带被通过结向其中注入的电子所占据，这些电子与价带上的空穴复合，放出光子，这就产生了光。发的光子能量近似为特定半导体的导带与价带之间的带隙能量。这种自然发过程叫作自发辐复合。显然，辐跃迁是复合发光的基础。注入电子的复合也可能是不发光的，即非辐复合。在非辐复合的情况下，导带电子失去的能量可以变成多个声子，使晶体发热，这种过程称为多声子跃迁；也可以和价带空穴复合，把能量交给导带中的另一个电子，使其处于高能态，再通过热平衡过程把多余的能量交给晶格，这种过程称为俄歇复合。随着电子浓度的提高，这种过程将变得更加重要。带间跃迁时，辐复合和非辐复合的两种过程相互竞争。有的发光材料表现为辐复合占势。












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