宽禁带半导体ppt课件
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• 第二代半导体：以 GaAs 为代表（以 GaAs ，InGaAs等合金化合物半导体为 主）；
• 第三代半导体: 以 GaN 为代表（以 GaN, InGaN, ZnO, SiC等合金化合物 为主）；
6
晶格结构 带隙宽度
Eg(eV)
带隙类型 晶格常数
(nm)
密度 熔点(K) 热导率
(w/cm.K)
17
LEDs have several advantages over conventional incandescent lamps. For one thing, they don't have a filament that will burn out, so they last much longer. Additionally, their small plastic bulb makes them a
400克，可以轻松放入用户口袋中. ?
2
• http://www.sina.com.cn 每日经济新闻
目前我国能源日益紧缺，LEDs照明可大大 达到节电目的，预计2010年我国用电量将 达2.7万亿度，照明用电量超过3000亿度。 只要有1/3的白炽灯被LEDs灯取代，每年就 能为国家节省用电近1000亿度，相当于一 个三峡工程的年发电量。
1、发光器件（LEDs, LDs); 2、场效应晶体管; 3、紫外光探测器; 4、微波波导 5、光存储器件
…….
11
What’s the third luminescence reverlution(TLR)?
• 火的产生 — 照明领域的第一次革命，标 志着人类从那时起有了可控的光源；
• 1879年，爱迪生发明了第一只白炽灯（碳 丝），开始了照明领域的第二次革命，同 时也拉开了人类现代文明的序幕； （先天性缺陷：钨丝加热耗电大，灯泡易 碎，高压不安全等）
宽带隙半导体的研究现状与展望
1
• 以前商务人士总是在抱怨，公司使用的投影机体积太大， 跑业务时，投影机是最让他们头痛的地方。最近三菱公司 推出一款可以放在手掌上的DLP口袋式投影机，它不仅适 合个人娱乐，更符合移动商务人士讲求便利、行动自如。
• 这款口袋式投影机的体积为121X 47 X 97（毫米），重
• What’s the third luminescence reverlution (TLR) ?
• The relationship between TGS and TLR • 国家半导体照明工程 • ZnO • AlN
5
什么是第三代半导体(TGS)?
• 第一代半导体: 以 Si 为代表( 以Si, Ge 等元素半导体为主）；
12
• 1962年，第一只半导体发光二极 管（LEDs — Luminesence Electron Diode) 问世，孕育着照 明领域将发生第三次革命（气体发 光 固体发光）；
13
发光二极管（LEDs）
• 属于固体冷光源。是由半导体材料做成的pn结，在正向偏压下以自发辐射的形式进行 发光的发光器件;
1510
1770
k=1.313
k=0.46
k=1.13
7
8
Ⅲ-V族GaN基系列半导体材料，主 要包括GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN 和AlGaInN等。室温直接带隙宽度分别 为InN（0.7eV）、GaN（3.4eV）、AlN （6.2eV），三元合金的带隙变化 0.7eV - 6.2eV所对应的光谱变化范围 从紫外光延伸到红外光波区域，称之 为全光谱材料。
• 它象一块汉堡包，中间层是一种将电能转 换为可见光的半导体材料，上下两层是电 极，光的颜色根据材料的不同而有变化。
14
发光二极管的基本原理（1）
• At the junction, free electrons from the N-type material fill holes from the P-type material. This creates an insulating layer in the middle of the diode called the depletion zone.
LEDs ?
3
• http://www.sina.com.cn 东方网-文汇报
2005年1月11日，日本东京高等法院做出 判决，要求日亚化学工业公司向蓝色发光 二极管发明人中村修二教授支付职务发明 报酬8.43亿日元。
?
4
• What ‘s the third generation semiconductors (TGS) ?
Si
GaAs
GaN
金刚石结构 闪锌矿结构 纤锌矿结构
1.244 (300K) 1.153 (0K)
间接
1.42 (300K)
直接
3.39 (300K)
3.50(0K) 直接
a= 0.5431
a=0.5653
2.33 g/cm3
5.26g/cm3
a=0.3189 c=0.5182 6.1g/cm3
1490
15
发光二极管的基本原理（2）
When the negative end of the circuit is hooked up to the N-type layer and the positive end is hooked up to P-type layer, electrons and holes start moving and the depletion zone disappears
9
GaN室温电子迁移率可达1000m2/(V·S)。 GaN基系列半导体材料具有强的原子键、 化学稳定性好，在室温下不溶于水、酸和 碱； GaN基半导体也是坚硬的高熔点材料，熔 点高达约1770℃。 GaN具有高的电离度，在III-V族化合物 中是最高的（0.5或0.43）。
10
GaN 基材料的器件应用
16Fra Baidu bibliotek
发光二极管的基本原理（3）
• When the positive end of the circuit is hooked up to the N-type layer and the negative end is hooked up to the Ptype layer, free electrons collect on one end of the diode and holes collect on the other. The depletion zone gets bigger
• 第三代半导体: 以 GaN 为代表（以 GaN, InGaN, ZnO, SiC等合金化合物 为主）；
6
晶格结构 带隙宽度
Eg(eV)
带隙类型 晶格常数
(nm)
密度 熔点(K) 热导率
(w/cm.K)
17
LEDs have several advantages over conventional incandescent lamps. For one thing, they don't have a filament that will burn out, so they last much longer. Additionally, their small plastic bulb makes them a
400克，可以轻松放入用户口袋中. ?
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• http://www.sina.com.cn 每日经济新闻
目前我国能源日益紧缺，LEDs照明可大大 达到节电目的，预计2010年我国用电量将 达2.7万亿度，照明用电量超过3000亿度。 只要有1/3的白炽灯被LEDs灯取代，每年就 能为国家节省用电近1000亿度，相当于一 个三峡工程的年发电量。
1、发光器件（LEDs, LDs); 2、场效应晶体管; 3、紫外光探测器; 4、微波波导 5、光存储器件
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What’s the third luminescence reverlution(TLR)?
• 火的产生 — 照明领域的第一次革命，标 志着人类从那时起有了可控的光源；
• 1879年，爱迪生发明了第一只白炽灯（碳 丝），开始了照明领域的第二次革命，同 时也拉开了人类现代文明的序幕； （先天性缺陷：钨丝加热耗电大，灯泡易 碎，高压不安全等）
宽带隙半导体的研究现状与展望
1
• 以前商务人士总是在抱怨，公司使用的投影机体积太大， 跑业务时，投影机是最让他们头痛的地方。最近三菱公司 推出一款可以放在手掌上的DLP口袋式投影机，它不仅适 合个人娱乐，更符合移动商务人士讲求便利、行动自如。
• 这款口袋式投影机的体积为121X 47 X 97（毫米），重
• What’s the third luminescence reverlution (TLR) ?
• The relationship between TGS and TLR • 国家半导体照明工程 • ZnO • AlN
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什么是第三代半导体(TGS)?
• 第一代半导体: 以 Si 为代表( 以Si, Ge 等元素半导体为主）；
12
• 1962年，第一只半导体发光二极 管（LEDs — Luminesence Electron Diode) 问世，孕育着照 明领域将发生第三次革命（气体发 光 固体发光）；
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发光二极管（LEDs）
• 属于固体冷光源。是由半导体材料做成的pn结，在正向偏压下以自发辐射的形式进行 发光的发光器件;
1510
1770
k=1.313
k=0.46
k=1.13
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Ⅲ-V族GaN基系列半导体材料，主 要包括GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN 和AlGaInN等。室温直接带隙宽度分别 为InN（0.7eV）、GaN（3.4eV）、AlN （6.2eV），三元合金的带隙变化 0.7eV - 6.2eV所对应的光谱变化范围 从紫外光延伸到红外光波区域，称之 为全光谱材料。
• 它象一块汉堡包，中间层是一种将电能转 换为可见光的半导体材料，上下两层是电 极，光的颜色根据材料的不同而有变化。
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发光二极管的基本原理（1）
• At the junction, free electrons from the N-type material fill holes from the P-type material. This creates an insulating layer in the middle of the diode called the depletion zone.
LEDs ?
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• http://www.sina.com.cn 东方网-文汇报
2005年1月11日，日本东京高等法院做出 判决，要求日亚化学工业公司向蓝色发光 二极管发明人中村修二教授支付职务发明 报酬8.43亿日元。
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• What ‘s the third generation semiconductors (TGS) ?
Si
GaAs
GaN
金刚石结构 闪锌矿结构 纤锌矿结构
1.244 (300K) 1.153 (0K)
间接
1.42 (300K)
直接
3.39 (300K)
3.50(0K) 直接
a= 0.5431
a=0.5653
2.33 g/cm3
5.26g/cm3
a=0.3189 c=0.5182 6.1g/cm3
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发光二极管的基本原理（2）
When the negative end of the circuit is hooked up to the N-type layer and the positive end is hooked up to P-type layer, electrons and holes start moving and the depletion zone disappears
9
GaN室温电子迁移率可达1000m2/(V·S)。 GaN基系列半导体材料具有强的原子键、 化学稳定性好，在室温下不溶于水、酸和 碱； GaN基半导体也是坚硬的高熔点材料，熔 点高达约1770℃。 GaN具有高的电离度，在III-V族化合物 中是最高的（0.5或0.43）。
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GaN 基材料的器件应用
16Fra Baidu bibliotek
发光二极管的基本原理（3）
• When the positive end of the circuit is hooked up to the N-type layer and the negative end is hooked up to the Ptype layer, free electrons collect on one end of the diode and holes collect on the other. The depletion zone gets bigger