异质结原理及对应的半导体发光机制

异质结原理及对应的半导体发光机制
异质结是由两种不同性质的半导体材料通过外加电场或化学方法形成
的界面结构。

异质结的形成使得电子能带结构发生改变，从而产生了一些
新的物理现象和电路特性。

另外，由于异质结具有能带结构的差异，使得
电子在异质结区域内发生了能级间跃迁，从而产生了一系列新的现象，如
半导体发光。

半导体发光机制是一种将电能转化为光能的物理过程。

当电子在半导
体中受到能级激发，经过能级跃迁时，由于能量守恒定律，电子俘获的能
量必须以光的形式辐射出去。

半导体的发光机制和材料的结构、能量能带
及载流子运动等有着密切的关系。

异质结的形成对半导体发光机制起着决定性作用。

在一些特定条件下，异质结可以形成禁带变宽的空穴二维电子气，这就造成了载流子的局域化。

当载流子转移到空穴二维电子气中时，由于能量的守恒，载流子会向低能
级转移，进而辐射光。

半导体发光的基本过程有自发辐射和受激辐射两种机制。

自发辐射是
指载流子在激发态下自发发射光子，这种过程源于能量守恒定律，当电子
从高能级跃迁到低能级时，辐射出光子。

受激辐射是指在激发态载流子受
到外界光子作用后发射光子，这种过程是由外部光子激励下的能级跃迁导
致的。

异质结的能带结构对半导体发光机制有着重要作用。

在异质结内，电
子和空穴在能量跃迁时可以发生非辐射性复合，此时能量以声子的形式释放，即发生瞬时蓄电作用。

当电子重新分离成电子-空穴对时，由于能量
守恒定律，电子会辐射出光子，实现半导体发光。

异质结的材料选择及设
计对半导体的能带结构起着决定性作用。

半导体发光机制还与材料的掺杂和杂质有关。

在半导体材料中，通过
适量的不同原子掺杂，可以形成p型和n型区域。

当载流子在这两个区域
之间跃迁时，夹带的能量将以光子的形式释放出来，实现了半导体的发光。

此外，半导体发光还与激子的形成有关。

激子是由一对电子和空穴以
准粒子的形式存在，其能量低于电子和空穴分别处于价带和导带状态时的
能量之和。

激子存在可以增强半导体的发光效果，提高其发光亮度和纯度。

总之，异质结的形成对半导体的能带结构产生了改变，从而使得电子
在异质结区域内发生能级间跃迁，并以光子的形式辐射出去，实现了半导
体的发光。

异质结结构的设计、掺杂、杂质等因素对半导体发光机制有着
重要影响，可以通过调控这些因素来实现对半导体发光性能的调节和优化。