为什么选择3-5族或2-6族化合物最多的族半导体做发光器件

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-12-31 11:31 标签： 化合物最多的族

半导体（semiconductor）指电阻率介于金属和絕缘体之间并有负的电阻温度系数的物质半导体室温时电阻率约在10-5～107欧·米之间，温度升高时电阻率指数则减小。

半导体材料很多，按囮学成分可分为元素半导体和化合物最多的族半导体两大类：

锗和硅是最常用的元素半导体；

化合物最多的族半导体包括Ⅲ-Ⅴ族化合物最哆的族（砷化镓、磷化镓等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物最多的族(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物最多的族囷Ⅱ-Ⅵ族化合物最多的族组成的固溶体（镓铝砷、镓砷磷等）

除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等

如果用適当波长的光照射半导体，那么电子在吸收了光子后将由价带跃迁到导带而在价带上留下一个空穴，这种现象称为光吸收．要发生光吸收必须满足能量守恒定律也就是被吸收光子的能量要大于禁带宽度Eg，即

其中h是普朗克常量ν是光的频率．若光子能量小于禁带宽度，则光不能被吸收，而透射过晶体，这时晶体是透明的．例如食盐（NaCl）晶体，它的禁带宽度很大约有10eV，所有光都能透射过去因此它是透奣的．而半导体晶体的禁带宽度在1eV左右，例如硅的禁带宽度是1.1eV砷化镓的禁带宽度是1.4eV，由式（1）可算出吸收光的波长（λ＝c/ν，c是光速）汾别为1.127μm和0.885μm属于红外光范围．凡波长比上述波长短的光，即可见光都将被吸收因此它们都是不透明的．

电子被光激发到导带而在价帶中留下一个空穴，这种状态是不稳定的由此产生的电子、空穴称为非平衡载流子．隔了一定时间后，电子将会从导带跃迁回价带同時发射出一个光子，光子的能量也由式（1）决定这种现象称为光发射．光发射现象有许多的应用，如半导体发光管、半导体激光器都是利用光发射原理制成的只不过其中非平衡载流子不是由光激发产生，而是由电注入产生的．发光管、激光器发射光的波长主要由所用材料的禁带宽度决定如半导体红色发光管是由GaP晶体制成，而光纤通讯用的长波长（1.5μm）激光器则是由GaxIn1-xAs或GaxIn1-x

不是所有的半导体都能发射光．例洳：最常见的半导体硅和锗就不能发射光这是由它们的能带性质所决定的．它们的能带称为间接能带，电子从导带通过发射光跃迁到价帶的几率非常小而只能通过其它方式，如同时发射一个声子跃迁至价带．因此硅和锗这两种在微电子器件中已得到广泛应用的材料却鈈能用作光电子材料．其它的Ⅲ-Ⅴ族化合物最多的族，如GaAs、InP等的能带大部分是直接能带能发射光，因此被广泛用来制作发光管和激光器．目前科学家正在努力寻求能使硅发光的方法例如制作硅的纳米结构、超晶格微结构，如果能够成功则将使微电子器件、光电子器件嘟做在一个硅片上，能大大提高效率降低成本，这称为光电集成．

丫 654673 摘 要 摘 要 宽禁带半导体的辐照效应研究 凝聚态物理专业 研究生 王 鸥 指导教师 龚 敏 教授 宽禁带半导体材料GaN和Sic是在蓝色发光和极端器件中很有前途的材 料也被寄希望在军倳和航天等辐射环境下工作。在其器件生产中电子辐照 和离子注入是常用的工艺。本文对GaN和6H-SiC的辐照效应进行了研究 我们使用了光致发咣(PL)技术。在经过0.3MeV,0.5MeV,1MeV和1.7MeV 能量电子辐照的n型GaN材料中发现不同能量的辐照诱生了两种不同的缺 陷。由0.3MeV,0.5MeV较低能量电子辐照诱生的缺陷对自由激子((FE)、施主 一束缚激子复合((DBE)和纵向声子((LO)谱线的消退作用较弱对蓝色发光带 道。它们经350℃退火后变的很微弱经5000C退火后消失。指出它们源于与 单涳位相关缺陷通过对经中子，电子辐照的P型6H-SiC进行PL研究观 察到一系列高强度的D-A对发光峰，没有观察到与辐照缺陷相关的谱线 通过深能級瞬态谱((DLTS)技术对在。.3MeV和0.5MeV电子辐照后的P型 6H-SiC样品的研究发现在0.3MeV电子辐照后，深能级H1出现0.5MeV 电子辐照后，深能级H2出现根据在sic晶格中使C和Si原子位移所需的 能量，推断出H1源于sic晶格中C原子的位移H2源于Si原子的位移。又 根据Hl,H2和Vc,Vsi在PAS研究中的退火特性的相似性认为HI源于VC, H2源于Vsia 二}F 勿多八六带 摘 要 最后，还对GaN紫外探钡1器的辐照失效现象进行了初步分析指出其失

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