高亮度GaN基蓝色LED的研究进展_图文

1、 维普资讯 第 期 文 尚胜： 高亮度 基蓝色 的研究进 展 年 日亚公 司研制 成 同质结 蓝色 ， 峰值 波长 为 光谱 半宽 为 ， ， 其光输 出功 率 为市售 的 ，外量 子效率 约为 。 倍 年 日 亚公司又研制出一种 双异质结的烛光级超高亮度蓝色 器件结构如图 ， 所 示 】 ： 在 的正 向 电流下，输 出功率 为 ，外量子 效率为 ，波 长和 半高全 宽值 （ ） 分 别为 和 ，光强度 超过 ，这个亮度 是商 品化 蓝 色 （） ，如 果增 加 的 倍 有 源层 中 的含量 ，则 可获得 波长 为 ，输 出功率 为 的深绿 色 。 美国 公司对 上述 结构进 行 了改进 ，

2、它 们使用 导 电的 衬 底代替 了绝缘 的蓝宝 石衬 底 一 。这 改 进使得 可 以把 的基金 属 电极制 造在 衬底 的底部 ，可 以使 用标准 的银环氧 树脂工 艺对器 件进行 封 年 日亚公 司报道 了一 种 单 量子 阱结构制备 的 。单 量子 结构 比异质结构 的 装 。此外 ，电流能够通 过低 阻导 电衬底 的垂直 流动 ，也为发 展 其他光 电子器件奠 定 了基 础。 同类 器件 有更高 的输 出功率 和更 窄 的发射 谱带 。更令 人振奋 的是通 过 改变势 阱层 中铟 的摩尔 分 数 ，可以获 得高效率 的超高 亮度绿 色 ，从而填 补 了没有高亮 度绿 色 的空 白。图

3、 是该 器 件 的结构 ，在 正 向电流下 ，蓝色 的 发射 波长 和 分 别为 和 ，输 出功率 和外 量子效率 分别 为 和 ，对 应的光 强度 为 。 目前 日亚 公 司开始大 批 量生 产 和 的单 量子 阱 蓝色 和绿 色 ，这意 味着 蓝色发 光 的发 展进入 了一个新 阶段 。 我 国蓝光波 段 的发光材料 的研 究历史 已久 ，如 中国科学院长 春物理 所在 材 料的研 究 已有数 十年 的 历史 ，他 们不但研 制 出蓝光 ，而 且也 成功地研 制 出蓝光 的半 导体激光 器，只是 限于材 料的 固有特 性 ，与 国际同行 一样 尚未做 成 实用化 的结 果。而我 国的 系材

4、 料研 究起步较 晚 ，最早 开展 氮化物研 究 的仍 是 中科院长 春物理 所 ， 采 用 技 术，在 衬 底上 外 延生 长 年 ；年 ，北京 大学 首先 在 国内采 用 技 术开展 氮化物 的研 究；随后 中科 院半导 体所、中科院北京 物理所 、信 息产业部 、南 京大学 、江西 南 昌大 学 、大 连理 工大学 、复旦 大学 、上海光 机所 以及华南师 范大学 、香港 科技大 所 学等 单位也 相继开 展氮 化物材 料生长和 器件研 究 。特 别是 ，其 中有些单位 在企业大 资金 的鼎力资助 下 ，成 立产 、学 、研相结合 型 的经济 实体 ，引进 国际 上最先 进 的 蓝色 生

5、产线 开展 的产业化生 产 ，在该 领域 已具 有一 定 国际竞争 实力 。 的应 用与 前景 随着高 亮度 红 光 和 蓝 、绿光 的商品 化，可见光 的应 用领域 已经 由 室 内扩展到 室外 ，由单色 的显示屏发 展 为彩色 显示 ，主要 在三大 领域 获得广泛 的应用 ： 高 亮度 蓝色 的商 品化使 得 动态显示 平板 实现全色 显示 。全 息动态信 息显示平板 可 以广泛应 用 ） 于体 育场馆 、车站 、机场 、工 商业等行 业 的大 型和 超大 型全 色显 示屏，而蓝光 是实现全 色平板 显示 的 维普资讯 量 子 电 子 学 报 卷 关 键器 件 ，是 全色 显示器件 中价

6、格最贵 的器件 。 目前仅 国 内广告业 、机场 、车站需 要的大 型显示 屏的成 交 额 就达数 亿元 人 民币，而 且该市 场仍 在以每年 约 倍 的增 长速 度迅速 发展 。 以高亮 度 取代传 统的信 号指示 灯。传统 的公路 、铁路 的交通 信号灯 、警示 灯、标志灯和 各类 ） 汽车的指示 灯 ，采用 白炽灯 加滤光 片的方法 实现各 色指示或 显示 ，对光能 的利用很 低 （ 高为 ） 最 ，而 采 用高亮 度 不仅 响应速 度快 ，寿命 长，抗 震 ，耐 冲击，而且高 效 节能 （ 目前 日本 采用 高亮度红 表 ）。 黄 蓝 象 素灯 作为交通 灯，其耗 电量仅 为原来 的

7、。 表 交通信号灯中应 用白炽灯和高亮 度 性能比较 名 称 功 能 寿 命 失效模式 可 见能力 白炽灯 （ 红、黄、绿） （ 红、黄、绿） 个月 突然全部失效 使用滤光片 直接 （ 、黄、蓝） （ 、 （ 、 （ 年 光强逐渐减弱 红） 黄） 蓝） 照明光源 实现 固体器件 光 一 半导体灯 。全色超 高亮 度 的商 品化带来 了照 明技 术 上的一场革 ） 命 。利 用高亮 度红 、绿 、蓝色 的组合 ，可以发 出波长连 续可调 的各种 色光，构成全 色光源 。目前利 用 超 高亮度 已可 以制 成最大 亮度 达到 的 白色平板 光源 ，成 为新一 代的照 明光源 ，其 耗 电量 仅相

8、当于 同亮度 的 白炽灯 （ 寿命约 为 ，个 月） ， ，而 其寿命约 为 ， ， 的 ， ， 。这 种体 积小 、重量 年 轻 、方 向性好 、节能、长寿命 、耐各种 恶劣条 件 的新型 固体光 源对传 统的光 源市场 造成 冲击 。 目前，生产 白色 的技术 主要有 三种 ：一 是利用 三基色原 理和 红、绿、蓝三 种超高 亮度 按光 强 ： ： 比例混合 而成 为 白色 ；二 是利 用超高 亮度 蓝色 ，在其 管芯 上加上少 许 以钇 铝石榴 石为 主体 的荧光 粉，它能 在蓝光激 发下 产生黄绿 光 ，而此黄 绿光 又与 可透 出的蓝光 合成 为 白色。三是 研制 紫外光 ，采 用紫

9、外 光激发 三基 色荧光 粉或其 它荧光 粉 ，产生 多色混合 而成 白光。 在 作为 照明光源 应用方 面 ，最近 已有 白色 光 源作 为显微镜 视场 照明和手机 显视屏 背光 照明的先 例 ，并 有大桥 采用 白光照 明的 实例 。我 们相信 ，作为 刚刚开 始的 白色照明光源 开发 的高亮度 基 蓝色 ，随着人 们的重视 ，开 发 的深 入，一定会从 局部领 域逐 步进 入照 明领域 ，取代 目前的照 明光源 ， 从 而 成为二 十一 世纪 光 电子 产业 最大 的商 机 。一场 激 烈竞争 的蓝 色风暴 正在世 界范 围 内迅 速形 成 ， 白色 照明光 源必将 成为二 十一世 纪

10、的新型 照 明光源 。 参 考 文 献 ， ， ， ： ： 】 ， 施 锦行半 导体氮化物的 导电 类型 南矿冶 中 】 学院学报， （） ，： 】 ： ， ， ： 】 ， ） ， ， （ ： ， ， ， 】 ， ， ： ， ， ， 】 ： ， ， ， （ ） ， ， ： 】， ， ， ， ， ， ： ， ， 】 ， （） ， ： 】 ： ， 维普资讯 第 期 坞 文 尚胜 ： 加 高 亮 度 基 蓝 色 的 研 究 进 展 ， ， ， ， ： ， ， ： 童玉 张国 珍， 义，徐自 亮等 的 生 长和掺杂 特性 子学报， （： 光 ， ） ， ， ， （） ， ： ， 】 ： ， ，： ， （） ， （： ，） ， ， ， ， ： （） ， ） （