什么样带隙的半导体材料适合做LED?为什么?

什么样带隙的半导体材料适合做LED?为什么?,第1张

LED一般应该采用直接带隙半导体材料,如砷化镓;因为这种半导体载流子的辐射复合几率很大,发光效率高。不过,常用的发红光、发黄光的二极管,多是采用间接带隙半导体材料GaP来制作的,但是必须要在其中掺入所谓等电子杂质来提高发光效率才行。

因为直接能隙半导体材料的辐射复合几率很大,而间接带隙半导体则否。

因为直接能隙半导体材料中的电子、空穴复合时,没有动量的改变,则不需要第三者参与,故能量都可以发光的形式释放出来——发光强度大。

但是间接能隙半导体材料中的电子、空穴的复合,有动量的改变,则必须要有第三者(主要是声子)参与,故能量几乎不能以发光的形式释放出来——发光强度非常低。

一般情况下,直接带隙半导体可直接吸收能量合适的光子。间接带隙半导体,因为电子跃迁时需要动量守恒,因此吸收光的时候需要吸收或发射声子辅助。这种情况下,间接带隙半导体对光的吸收取决于初始能级的电子密度,终止能级的电子密度以及可利用的声子数量。因此一般情况下间接带隙半导体对光的吸收系数小于直接带隙。吸收同样的光子数量需要更厚的厚度。


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