几种新型半导体发光材料的研究进展
新型有机半导体材料的研究与应用
新型有机半导体材料的研究与应用随着科技的不断发展，新型有机半导体材料正在成为材料科学领域的热门研究课题之一。
这些材料具有许多独特的特性和潜在的应用前景，引起了学术界和工业界的广泛关注。
本文将介绍新型有机半导体材料的研究进展以及它们在各个领域的应用。
一、新型有机半导体材料的定义和分类新型有机半导体材料是指以含有碳元素为主要构成成分的有机化合物。
根据其电子结构和导电性质的不同，可以将其分为小分子有机半导体和聚合物有机半导体两类。
1. 小分子有机半导体小分子有机半导体是由一系列分子组成的单晶薄膜。
它们具有较高的载流子迁移率和较好的空间有序性，因此在有机薄膜晶体管、有机发光二极管等器件中具有广泛应用。
2. 聚合物有机半导体聚合物有机半导体是由大量重复单位组成的高分子材料。
相较于小分子有机半导体，聚合物有机半导体具有更高的柔韧性和可加工性，适用于柔性显示器、太阳能电池和传感器等领域。
二、新型有机半导体材料的研究进展随着对新型有机半导体材料的深入研究，人们不断探索和开发具有优异性能的新材料。
1. 共轭聚合物共轭聚合物是一种优秀的聚合物有机半导体材料。
它们通过在分子链上引入具有交叉共轭结构的芳环单元，提高了载流子的迁移率和光电转换效率。
目前，许多基于共轭聚合物的器件已经实现了高效率和长寿命。
2. 有机小分子有机小分子是小分子有机半导体材料中的关键对象。
通过精确控制分子结构和晶体形态，可以提高它们的载流子迁移率和发光效率。
近年来，利用有机小分子材料构建的高性能晶体管和发光二极管等器件已经取得了很大的进展。
三、新型有机半导体材料在各领域的应用新型有机半导体材料的独特性能使其在各个领域具有广阔的应用前景。
1. 光电子器件新型有机半导体材料在光电子器件领域具有巨大潜力。
以有机薄膜晶体管为例，其可实现低成本、柔性和大面积制备，适用于显示器、智能卡等可穿戴设备。
2. 光伏领域新型有机半导体材料在太阳能电池领域表现出良好的应用前景。
新型半导体材料研究进展
新型半导体材料研究进展第一章概述半导体是一种电子材料，具有介于导体与绝缘体之间的电导率。
在现代电子技术领域，半导体材料的研究和应用已经极为广泛，对于提高电子设备的性能和减小尺寸具有重要作用。
近年来，新型半导体材料的研究成为了研究热点，并促进了半导体技术的发展。
本文将探讨新型半导体材料在实际应用中的研究进展。
第二章碳基半导体材料碳基半导体材料是近年来半导体研究的新兴领域之一。
其中，全氟芴分子（C10F18）是一种在电子应用中被广泛研究的碳基半导体材料。
由于其分子结构中含有氟基团，可改变分子的电性和空间构型，从而调节C10F18分子的电学性质。
研究表明，C10F18能够在纳米电子器件中作为高效的电子传输层材料，可用于提高电子设备的性能和寿命。
另外，石墨烯是一种由碳构成的新型材料，具有极高的导电性和热导性，因此在纳米电子器件中有着广泛的应用前景。
研究表明，石墨烯材料的特殊结构和性质能够有效地提高电子设备的储能和传输能力。
第三章氮化物半导体材料氮化物半导体材料是一种具有优异性能的半导体材料，由于其在目前的半导体照明领域中具有重要应用，因此备受关注。
其中，氮化铟/镓（InGaN）是一种氮化物半导体材料，具有广泛的应用前景。
利用InGaN材料可以制备出高亮度、高效率的发光二极管（LED），使得LED在照明领域中得到广泛应用。
此外，利用氮化物半导体材料也可以制备出高效的太阳能电池，提高太阳能电池的转换效率。
第四章磁性半导体材料磁性半导体材料是一种同时具备半导体和磁性的特性材料。
这类材料的磁性质可通过施加外磁场调节，使其同时具有电性和磁性控制功能。
研究表明，磁性半导体材料被广泛应用于磁存储、磁重排和自旋电子学器件等领域。
其中，锰铁热化合物（MnFe）是一种新型磁性半导体材料，具有优异的磁电效应和稳定性，是一种新兴的自旋电子学器件材料。
第五章未来展望综合以上，新型半导体材料的研究在半导体技术发展中具有重要意义。
在碳基半导体材料中，石墨烯的研究将为电子设备的实际应用带来新的进展；氮化物半导体材料的研究将进一步促进LED等照明设备的应用；而磁性半导体材料的研究将为新型的自旋电子学器件提供新的材料选择。
gan基发光二极管研究
gan基发光二极管研究gan基发光二极管(Gallium-Insulated-gate BipolarTransistor,Galinel-Insulated-gate Bipolar Transistor,简称GIBJT)是一种新型的半导体器件,具有高亮度、高颜色饱和度、低功耗等优点,因此在显示技术、半导体传感器、LED照明等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍GAN基发光二极管的原理、结构、性能及应用,并对GAN基发光二极管的研究现状、未来发展方向进行探讨。
一、GAN基发光二极管的原理GAN基发光二极管是一种基于GIBJT的改进型器件,它通过将GIBJT的基极和发射极分开,并在基极上添加一个正反馈回路,使得GIBJT的发射极能够更加积极地发射光线。
与传统的GIBJT相比,GAN基发光二极管具有更高的发射效率和更好的发光稳定性。
具体来说,GAN基发光二极管的工作原理如下:1. 将GIBJT的基极和发射极分别连接到两个电源电压上。
2. 通过一定的电路设计,将基极电流转换为发射极电流,使得发射极能够积极地发射光线。
3. 发射极发射的光线经过一系列光学器件的放大和处理,最终到达显示器或传感器等接收端。
二、GAN基发光二极管的结构GAN基发光二极管的结构主要包括基板、驱动电路和封装三个部分。
1. 基板基板是GAN基发光二极管的主要组成部分,主要由Galinel晶体、硅材料、金属等构成。
Galinel晶体是GAN基发光二极管的核心部分,具有高透明度、高折射率等特点,能够反射和吸收光线。
2. 驱动电路驱动电路是GAN基发光二极管的控制电路,用于控制基极电流和发射极电流的流动,从而实现GAN基发光二极管的发光功能。
驱动电路主要包括电源、开关、反馈电路等部分。
3. 封装封装是GAN基发光二极管的保护电路,用于保护基板和驱动电路免受外界干扰和损坏。
常见的封装材料包括陶瓷封装、金属封装等。
三、GAN基发光二极管的性能1. 亮度GAN基发光二极管的亮度比传统的GIBJT更高,可以满足夜间显示和室内照明的需求。
几种新型半导体发光材料的研究进展(精)
几种新型半导体发光材料的研究进展摘要：概述了三种新型半导体发光材料氮化镓、碳化硅、氧化锌各自的特性，评述了它们在固态照明中的使用情况，及其研究现状，并对其未来的发展方向做出了预测。
关键词：LED发光二极管；发光材料；ZnO, SiC，GaN1引言在信息技术的各个领域中，以半导体材料为基础制作的各种各样的器件，在人们的生活中几乎无所不及，不断地改变着人们的生活方式、思维方式，提高了人们的生活质量，促进了人类社会的文明进步。
它们可用作信息传输，信息存储，信息探测，激光与光学显示，各种控制等等。
半导体照明是一种基于半导体发光二极管新型光源的固态照明，是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，已经成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃。
固态照明是一种新型的照明技术，它具有电光转换效率高、体积小、寿命长、安全低电压、节能、环保等优点。
发展固态照明产业可以大规模节约能源，对有效地保护环境，有利于实现我国的可持续发展具有重大的战略意义。
从长远来看，新材料的开发是重中之重。
发光材料因其优越的物理性能、必需的重要应用及远大的发展前景而在材料行业中备受关注。
本文综述了近几年来对ZnQ SiC, GaN三种新型半导体发光材料的研究进展。
2几种新型半导体发光材料的特征及发展现状在半导体的发展历史上，1990年代之前，作为第一代的半导体材料以硅(包括锗)材料为主元素半导体占统治地位•但随着信息时代的来临，以砷化镓(GaAS 为代表的第二代化合物半导体材料显示了其巨大的优越性•而以氮化物(包括SiC、ZnO等宽禁带半导体)为第三代半导体材料，由于其优越的发光特征正成为最重要的半导体材料之一.以下对几种很有发展前景的新型发光材料做简要介绍•2.1氮化傢(GaN)2.1.1氮化镓的一般特征GaN是一种宽禁带半导体(Eg=3.4 ev),自由激子束缚能为25mev,具有宽的直接带隙，川族氮化物半导体InN、GaN和A lN的能带都是直接跃迁型，在性质上相互接近，它们的三元合金的带隙可以从1.9eV连续变化到6.2eV,这相应于覆盖光谱中整个可见光及远紫外光范围•实际上还没有一种其他材料体系具有如此宽的和连续可调的直接带隙•GaN!优良的光电子材料，可以实现从红外到紫外全可见光范围的光发射和红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示，强的原子键，高的热导率和强的抗辐射能力，其光跃迁几率比间接带隙的高一个数量级.GaNM有较高的电离度，在川-V的化合物中是最高的(0.5或0.43).在大气压下，GaN一般是六方纤锌矿结构.它的一个原胞中有4个原子,原子体积大约为GaAS勺一半.GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材：1GaN室温禁带宽度为3. 4 eV，是优良的短波长光电子材料，其发光特性一般是在低温(2 K、12 K、15 K或77 K)下获得的“,文献较早地报道了低温下纤锌矿结构GaN 的荧光(PL)谱,文献⑹报道了闪锌矿结构GaN的阴极荧光光谱。
文献综述白光LED研究进展
文献综述白光LED研究进展白光LED（White Light Emitting Diodes）是一种新型的半导体发光器件，具有高亮度、高颜色还原度和低功耗等优点。
自20世纪90年代以来，白光LED研究得到了广泛的关注和深入的研究。
本文将对白光LED的研究进展进行综述。
首先，白光LED的发展历程是我们了解该研究的基础。
20世纪60年代初，应用无机发光物质的荧光粉将蓝光发光二极管和黄光荧光体组合构成白光源，实现了最早的白光LED。
之后，半导体发光材料的研究和发展推动了白光LED技术的进一步突破。
20世纪90年代，新型的宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和蓝光LED发光二极管的成功制备，为白光LED的发展奠定了基础。
其次，白光LED的研究主要集中在发光材料的选择和光谱调控。
现有的白光LED技术主要包括基于蓝光LED的荧光粉转换、基于磷化镓和氮化铟的LED和基于量子点的LED等。
荧光粉转换技术是最早被广泛应用的方法，通过将蓝光LED的紫外辐射转化为可见光辐射来产生白光。
磷化镓和氮化铟的LED具有较高的光电转换效率，可实现高亮度的白光发光。
而量子点的LED由于其在带宽调节方面的优势，成为白光LED领域的研究热点。
在白光LED的光谱调控方面，主要包括发光材料的配方和结构设计技术。
发光材料的配方要求能够提供较宽的光谱范围，以实现良好的颜色还原度。
结构设计技术则包括辐射结构和超晶格结构等，用于调控发光材料中载流子的复合和辐射，提高发光效率和光谱性能。
此外，白光LED的研究还包括光学设计和封装技术。
光学设计技术主要用于提高白光LED的光效和颜色均匀性。
通过调整发光材料的位置、尺寸和形状等参数，使其产生更加均匀的光强分布和色温。
封装技术则是将LED芯片和其他器件封装在一起，以提高白光LED的亮度和稳定性。
最后，白光LED技术的应用前景也是白光LED研究的重点之一、目前，白光LED已广泛应用于室内照明、背光源、汽车照明、显示屏等领域。
新型半导体材料的研究进展及其应用
新型半导体材料的研究进展及其应用随着科学技术的不断发展，新型半导体材料的研究和应用也越来越受到关注。
半导体材料是电子技术和计算机技术的基础，具有广泛的应用前景。
本文将就新型半导体材料的研究进展及其应用进行探讨。
一、新型半导体材料的研究进展1、碳化硅材料碳化硅是一种优异的半导体材料，它的电学性质和热学性质都比硅好。
碳化硅材料既能够承受高温、高压环境，也能够实现高功率、高速、高频应用。
目前已有一些碳化硅材料被广泛应用在电源变换器、汽车电源、航空器电子设备等领域。
2、氮化硅材料氮化硅是一种新型的宽能隙半导体材料，具有优越的物理和化学性质。
它的电子迁移率高，能够实现高功率、高速、高频率应用，特别适用于射频电子设备的制造。
目前，氮化硅材料被广泛应用于5G通讯、高亮度LED、蓝色激光器等领域。
3、氧化锌材料氧化锌是一种新型的半导体材料，具有良好的光学、电学、磁学等性质。
它的能隙较宽，透明性好，可应用于薄膜电晶体管、太阳能电池等领域。
此外，氧化锌具有优异的生物相容性，可应用于生物医学器械等领域。
二、新型半导体材料的应用1、汽车电子随着汽车产业的不断发展，汽车电子产品也得到了极大的推广和应用。
新型半导体材料的应用为汽车电子开发提供了新的解决方案。
现在的汽车电子产品采用了许多半导体材料，如碳化硅材料的应用可以提高电源变换器的效率，氮化硅材料的应用可以提高电力转换效率，氧化锌材料的应用可以提高太阳能电池的效率。
2、LED照明LED照明是一种新型的环保、节能的照明技术，其应用范围越来越广泛。
新型半导体材料的应用可以提高LED照明产品的效率和品质。
如氮化硅材料的应用可以提高LED芯片的发光效率和亮度，碳化硅材料的应用可以提高LED器件的寿命和稳定性。
3、5G通讯5G通讯是一项颠覆性的技术革新，它将会给互联网、智能制造、智慧城市等领域带来巨大的变化。
新型半导体材料的应用对5G通讯的发展也有着重要的促进作用。
如氮化硅材料的应用可以提高5G收发信机的效率和速度，碳化硅材料的应用可以提高5G 通讯的频率和功率。
新型有机半导体材料的研究与发展
新型有机半导体材料的研究与发展一、介绍近年来，新型有机半导体材料在电子学领域中崭露头角。
这些材料拥有许多优点，如低成本、低功耗和柔性等，使得它们逐渐成为大型显示屏（如电子阅读器和智能手机），有机发光二极管（OLED）等领域的有前途的替代品。
本文将介绍新型有机半导体材料的研究与发展，总结其特点及未来发展方向。
二、有机半导体材料的特点有机半导体材料是指使用分子或聚合物作为半导体材料来制造电子设备。
相对于传统的无机材料，有机半导体材料有以下几个特点：1. 低成本与无机材料相比，有机半导体材料的制造成本较低。
合成途径简单，高纯度的有机半导体材料制备成本相对较低。
2. 低功耗有机半导体材料和器件的耗电量相比于无机半导体技术更低。
从某种意义上说，这导致了更省电、更具可持续性的电子设备的出现。
3. 柔性有机半导体材料可以被制成柔性塑料，这使得它们可以用于可折叠的电子设备、穿戴设备等。
相对于无机半导体材料而言，有机半导体材料更加适应多变的形状和曲线。
4. 易于制造有机半导体材料的制造可以通过柔性印刷和解决技术实现，相对于无机半导体材料制造周期更短。
三、种类和研究进展有机半导体材料主要可分为三类：薄膜半导体材料、高分子半导体材料和共轭聚合物。
1. 薄膜半导体材料薄膜半导体材料以共轭分子衍生物为基础，用于制备有机薄膜晶体管（OTFT）和OLED。
其中，有机薄膜晶体管的性能包括电导率、移动率和自然频率等，目前已经得到了快速发展。
而用于制造OLED的薄膜半导体材料则可以实现亮度更高和更长的寿命。
2. 高分子半导体材料高分子半导体材料是指以多个单体重复聚合成的高分子材料。
高分子半导体材料的导电性能非常好，而且相对应的费米能级处于带隙范围内，可以用于OLED器件的制备。
3. 共轭聚合物共轭聚合物具有分子链的π电荷共轭，电荷的移动速度非常快。
这使得共轭聚合物优于其他有机半导体材料，以用于太阳能电池，也可以用于OLED和有机场效应晶体管等这些电子设备的制造。
半导体材料研究的新进展
半导体二极管和三极管
二. N型半导体和P型半导体
1. 本征半导体与掺杂半导体
在常温下，本征半导体的两种载流子数量还是极少 的，其导电能力相当低。 如果在半导体晶体中掺入微量杂质元素，将得到掺 杂半导体，而掺杂半导体的导电能力将大大提高。
由于掺入杂质元素的不同，掺杂半导体可分为两大 类——N型半导体和 P型半导体。
半导体二极管和三极管
• 肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷统称点缺陷。 • 虽然这两种点缺陷同时存在，但由于在Si、Ge中形成间隙
原子一般需要较大的能量，所以肖特基缺陷存在的可能性
远比弗仑克尔缺陷大，因此Si、Ge中主要的点缺陷是空位
(a) 弗仑克尔缺陷 (b) 肖特基缺陷 图1.11 点缺陷
半导体二极管和三极管
价电子受到激发，形成自 由电子并留下空穴。 自由电子和空穴同时产生 半导体中的自由电子和空 穴都能参与导电——半导 体具有两种载流子。
价电子
硅原子
载流子的产生与复合：
共价键
半导体二极管和三极管
• 本征半导体中的自由电子和空穴总是成对出现， 同时又不断进行复合。在一定温度下，载流子 的产生与复合会达到动态平衡，即载流子浓度 与温度有关。温度愈高，载流子数目就愈多， 导电性能就愈好——温度对半导体器件的性能 影响很大。 • 半导体中的价电子还会受到光照而激发形成自 由电子并留下空穴。光强愈大，光子就愈多， 产生的载流子亦愈多，半导体导电能力增强。 故半导体器件对光照很敏感。 • 杂质原子对导电性能的影响将在下面介绍。
一晶面发生移动，如图1.12(a)所示。这种相对移动称为滑移， 在其上产生滑移的晶面称为滑移面，滑移的方向称为滑移向。
(a) (b) 图1.12 应力作用下晶体沿某一晶面的滑移
半导体材料的最新研究进展
半导体材料的最新研究进展半导体材料是当今电子学和信息技术领域最重要的材料之一。
它们在手机、电脑、电视等设备的制造中发挥着关键作用。
随着技术不断进步和需求不断增长，半导体材料的研究也在不断深入。
本文将介绍半导体材料的最新研究进展，探讨如何提高半导体性能以及应用前景。
一、氧化物半导体材料氧化物半导体材料是近年来备受关注的研究领域。
它们是由几种不同的金属氧化物组成的结晶体，如锌氧化物、钨氧化物、氧化钙等。
这些材料具有优异的光电性质和化学稳定性，因此适用于各种电子和光电设备的制造。
最近，有学者提出了一种新型氧化物半导体材料——双层CuO薄膜。
该薄膜由两层厚约30纳米的CuO层构成，通过热处理后，它们之间会形成一层纳米间隙。
研究表明，这种纳米间隙可以显著提高CuO薄膜的电子传输性能和光学性能。
该材料的电子传输速率和光吸收能力比普通CuO薄膜提高了30%以上，可以应用于太阳能电池等设备中。
二、二维半导体材料二维半导体材料是由单层或几层原子组成的半导体材料。
它们厚度非常薄，仅有几个原子的厚度，可实现二维电子输运。
这种材料用于制造场效应晶体管等电子设备中，具有优异的电子特性和强制热耗散能力。
近年来，人们的研究重点已经从二维材料本身，转向了二维材料的组装和应用。
研究人员最近提出了一种新型二维半导体材料——MoS2/TMDs 异质结。
MoS2/TMDs异质结由单层MoS2片层和过渡金属二硫化物(TMDs)异质堆积而成。
因为两种材料具有不同的电特性和带隙，因此异质结可以用于晶体管、发光二极管以及光电探测器等电子学和光电学设备中。
此外，该异质结还具有高可控性和灵活性，可以用于现代柔性电子学的制造。
三、有机半导体材料有机半导体材料是一种由有机分子构成的半导体材料。
相比于无机半导体材料，它们具有可塑性和可加工性强的优点。
有机半导体材料可用于制造柔性OLED显示器、太阳能电池等设备。
因此，在有机电子学领域的研究一直是热点之一。
新型化合物半导体研究进展与前景展望
新型化合物半导体研究进展与前景展望近年来，新型化合物半导体研究备受瞩目。
这种半导体具有优良的电学性质，使其在光电子器件、能源转换等领域有极大的应用前景。
本文将从化合物半导体的基础结构和性质讲起，探讨新型化合物半导体的研究进展及前景展望。
一、化合物半导体的基本结构和性质化合物半导体指的是由金属元素和非金属元素组成的半导体，与硅的单晶体不同，其结构呈现非晶态或多晶态，导致其在电学性质上与单晶硅有很大的不同。
首先，化合物半导体的电子能带结构与晶格常数、结构与化学成分密切相关。
当其处于两种带之间的“空带”位置时，可以通过受激跃迁而吸收光子从而激发电子；同时，当其被电子填满时，具有电子输运性能，使其可作为半导体用于电子器件中。
其次，由于化合物半导体通常由多种元素混合而成，导致其杂质浓度较低，同时能够承受高电场强度，具有低噪声、高速度等优秀的电学性质。
二、新型化合物半导体的研究进展随着科学技术的不断发展，越来越多的新型化合物半导体被研发出来，并展现出亮眼的应用前景。
以下将针对几种新型化合物半导体进行介绍。
1. 氮化硼（BN）氮化硼由硼和氮原子构成，具有D0赤道能（相同情况下，最紧凑的电子态与价带之间的能量差）高、熔点高、硬度高、化学稳定性好等优良性质。
此外，氮化硼可作为电子束蒸发、分子束外延等传统工艺制备的材料来制作半导体器件，也可利用高温化学气相沉积（HTCVD）、氙气闪放自行浸（SmartCut®）等新颖制备技术来制造氮化硼晶片。
2. 硫化镉铟（CdIn2S4）硫化镉铟是一种宽禁带的光致发光晶体，与传统不同的是，此类发光材料可以通过光激发而发生光致发光现象。
当前研究人员已经制作出了CdIn2S4薄膜，并探讨其在有机太阳能电池中的应用，该型太阳能电池具备光学转换效率高、稳定性好等优点。
3. 氧化铈铜（CeCuO4）氧化铈铜可以称之为绝氧铜氧化物，它是一种强磁性、高温超导体，其产生超导的温度甚至可以高达140K。
半导体材料的历史现状及研究进展(精)
半导体材料的历史现状及研究进展(精)半导体材料的研究进展摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。
半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。
本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。
关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势一、半导体材料的发展历程半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。
宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。
1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。
1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。
50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。
60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。
1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。
90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。
新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通状态所需的能量。
新型有机半导体材料的研究与应用
新型有机半导体材料的研究与应用近年来，随着电子产品的迅猛发展，有机半导体材料作为一种新型材料，备受人们关注。
有机半导体材料具有较高的光、电学性能，可用于制造高效、柔性、低成本的光电器件。
本文将介绍有机半导体材料的研究进展以及其在实际应用中的表现。
一、有机半导体材料的研究进展有机半导体材料最早是在1970年代发现的，当时人们只是将其视为一种新型有机化合物。
直到20世纪80年代，随着有机半导体材料的应用领域逐渐拓宽，有机半导体材料的研究进入到一个黄金时期。
有机半导体材料相比于传统的无机半导体材料，具有制备简单、成本低、柔性好等优势。
但是，由于有机半导体材料的分子结构和性质复杂，研究工作难度较大。
在近些年中，通过利用先进的合成手段和精密物理特性表征方法，研究人员不断地提高有机半导体材料的制备工艺和性能。
目前，有机半导体材料已经达到了非常高的水平。
二、有机半导体材料在光电器件中的应用1. 有机发光二极管有机发光二极管（OLED）是有机半导体材料的一个代表性应用。
从1990年代开始，OLED就进入到了实际生产领域。
OLED 具有高亮度、高对比度、低功耗等优点。
它可以制成柔性或半透明的显示屏，并且有望替代传统液晶显示屏。
2. 有机薄膜太阳能电池有机薄膜太阳能电池（OPV）是应用有机半导体材料最受关注的领域之一。
与硅基太阳能电池相比，OPV具有柔性、轻质等特点，可以制成具有多样性的形态，因此具有更广泛的应用前景。
目前，OPV的能量转换效率已经达到17%。
3. 有机场效应晶体管有机场效应晶体管（OFET）是由有机半导体材料制成的晶体管。
OFET可以应用于各种传感器、电荷耦合器、驱动晶片等器件中。
三、有机半导体材料未来发展前景有机半导体材料作为一种新型材料，由于其制备工艺简单、成本低、柔性好等特点，其未来发展前景十分广阔。
随着美国、日本、德国等国家对有机半导体材料的研究不断深入，国内研究人员也在积极攻克相关技术难点。
宽禁带半导体光电材料研究进展
宽禁带半导体光电材料的研究及其应用宽禁带半导体材料(Eg大于或等于3.2ev)被称为第三代半导体材料。
主要包括金刚石、SiC、GaN等。
和第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有禁带宽度大,电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好,具有更高的击穿电场、更高的抗辐射能力的特点,其本身具有的优越性质及其在微波功率器件领域应用中潜在的巨大前景,非常适用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。
以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ族氮化物作为第三代半导体材料,是一种良好的直接宽隙半导体光电材料,其室温禁带宽度为3.4eV,它可以实现从红外到紫外全可见光范围的光辐射。
近年来已相继制造出了蓝、绿色发光二极管和蓝色激光器等光电子器,这为实现红、黄、蓝三原色全光固体显示,制备大功率、耐高温、抗腐蚀器件,外空间紫外探测,雷达,光盘存储精细化、高密度,微波器件高速化等奠定了基础。
氮化镓和砷化镓同属III-V族半导体化合物,但氮化镓是III-V族半导体化合物中少有的宽禁带材料。
利用宽禁带这一特点制备的氮化镓激光器可以发出蓝色激光,其波长比砷化镓激光器发出的近红外波长的一半还要短,这样就可以大大降低激光束聚焦斑点的面积,从而提高光纪录的密度。
与目前常用的砷化镓激光器相比,它不仅可以将光盘纪录的信息量提高四倍以上,而且可以大大提高光信息的存取速度。
这一优点不仅在光纪录方面具有明显的实用价值,同时在光电子领域的其他方面也可以得到广泛应用。
虽然人们早就认识到氮化镓的这一优点,但由于氮化镓单晶材料制备上的困难以及难于生长出氮化镓PN结,氮化镓发光器件的研究很长时间一直没有获得突破。
经过近20年的努力,1985年通过先进的分子束外延方法大大改善了氮化镓材料的性能;1989年,Akasaki等人利用电子辐照方法实现了氮化镓P型材料的生长并制备出PN结;1995年Nakamura等人制备出发蓝紫光的氮化镓发光二极管,效率达到5%,赶上了传统的磷砷化镓发光二极管的效率,寿命超过一万小时。
有机半导体的新材料研究
有机半导体的新材料研究有机半导体是以含碳为基础的电子材料，又称分子半导体，与传统的无机半导体不同，有机半导体具有可制备性高、加工灵活性强、成本低等优点。
因此，有机半导体已经成为了材料科学领域的一个研究热点。
一、有机半导体的基本性质有机半导体的基本性质包括光学、电学和力学等方面。
光学方面，有机半导体在光电转换方面较为突出，可以实现发光、吸光、荧光、磷光等多种光学效应。
电学方面，有机半导体具有高移动率、高电导率、直流阻抗低等特点，因此可以用于制造有机场效应晶体管、有机电致发光二极管等电学器件。
力学方面，有机半导体具有柔性、可弯曲、可拉伸等特点，因此可以制备出柔性电子器件、可穿戴电子设备等。
二、有机半导体材料研究进展随着有机半导体材料的研究不断深入，新型的有机半导体材料也不断涌现。
1.多孔有机半导体多孔有机半导体是利用有机分子自组装形成空气洞，并将这种空气洞与聚合物相结合，形成空气孔道的一种新型有机半导体材料。
多孔有机半导体可以在空气中透过离子、小分子等物质，有着广泛的应用前景。
2.高分子半导体高分子半导体是具有半导体功能的高分子材料，在有机电学器件中应用颇为广泛，可以用于制造聚合物光伏器件、聚合物场效应晶体管等电学器件。
3.有机-无机杂化半导体有机-无机杂化半导体是由有机半导体和无机半导体组成的材料，具有很高的电子传输效率、电荷迁移率以及发光性能。
三、有机半导体的应用前景有机半导体材料的研究已经取得了许多重要进展，在LED显示器、聚光灯、太阳能电池、有机场效应晶体管等领域广泛应用。
此外，有机半导体还可以用于制备柔性电子器件、便携式屏幕、自发光材料等，有着广阔的应用前景。
总之，随着有机半导体材料的不断研究，有机半导体的应用范围将越来越广泛，人们的生产、生活也将不断受益于有机半导体技术的进步。
OLED发光材料的研究进展
OLED发光材料的研究进展近年来，有机发光二极管（OLED）作为一种新型发光材料广受关注，因其色彩饱和度高、对比度高、响应速度快以及灵活性强等优势而被广泛应用于显示技术及照明领域。
与传统显示技术相比，OLED具有更低的能耗、更薄的器件厚度以及更广泛的应用潜力。
在OLED发光材料的研究中，人们主要集中在提高OLED的效率、稳定性以及延长寿命等方面。
首先，关于OLED的效率提升，研究人员通过不断改进OLED材料的分子设计，提高了荧光层和磷光层的发光效率。
在荧光材料方面，通过调整分子结构，增加材料的共轭程度、改进载流子的输运性能等方式，提高了荧光材料的量子效率。
在磷光材料方面，通过设计具有延长激子寿命的分子结构，提高了磷光材料的发光效率。
此外，将荧光层和磷光层结合起来，形成双发光层结构，通过调节各层的厚度和能量级，实现了更高效的OLED器件。
其次，关于OLED的稳定性和寿命延长，研究人员主要从材料的分子结构和器件的有效封装等方面入手。
在材料方面，通过合理选择和改进载流子输运层、电子注入层、阴极材料等关键材料，减少材料与氧、水等环境中的有害物质的接触，提高了OLED器件的稳定性。
此外，通过引入可供给有机材料的有机稳定衬底，减少器件在操作过程中的机械应力，也能有效延长OLED器件的使用寿命。
在器件封装方面，采用有效的封装技术，如有机封装材料、无机封装材料和柔性封装技术等，可以有效防止氧气和水分进入器件内部，提高OLED器件的稳定性。
同时，OLED发光材料的研究也在突破性地向着新的方向发展。
例如，近年来涌现出了蓝色和白色OLED领域的新材料。
蓝色OLED是实现全彩OLED显示的关键，研究人员通过合成具有高效率、长寿命的蓝光材料，努力填补蓝色OLED领域的空白。
白色OLED则是实现OLED照明技术的核心，目前人们主要是通过磷光材料和有机荧光材料的混合来实现白光发射，但是存在能量损失的问题，因此，正在积极研究发展新型的发光材料来提高白光OLED器件的效率和稳定性。
有机半导体材料的研究进展
有机半导体材料的研究进展随着人们对绿色化、可持续发展的重视，有机半导体材料作为一种新型材料，近年来受到了越来越多的关注。
有机半导体材料不同于传统的无机半导体材料，具有可调制导电性，柔性可塑性，低成本等优点，使它在柔性电子器件、有机光伏、发光二极管等领域中展现了广阔的应用前景。
本文将从有机半导体材料的概念和特点、研究现状、应用前景等方面进行论述。
一、有机半导体材料的概念和特点有机半导体材料是指含有有机分子构成，并具有半导体性质的化合物。
与传统的无机半导体相比，有机半导体材料的特点主要有以下几个方面。
1.可调制导电性有机半导体材料的导电性能可以通过控制电子和空穴的注入和跳跃来实现，在一定电场作用下，可以实现导电性的可调制性。
2.柔性可塑性有机半导体材料是一类柔性的材料，适合于制备柔性电子器件，并且可以通过改变材料的分子结构和化学组成，实现材料的柔性可塑性。
3.低成本相对于传统无机半导体材料，有机半导体材料的制备成本要低得多。
二、有机半导体材料的研究现状有机半导体材料的研究自上世纪80年代以来逐渐展开。
目前，国内外已有不少研究机构和企业投入到了有机半导体材料领域的研究中，从而推动了该领域的不断发展。
1.有机半导体材料的合成有机半导体材料的合成是该领域的一项关键研究内容，也是有机半导体材料研究的基础。
目前，有机半导体材料的合成方式主要有物理气相沉积法、有机分子溶液法等多种方式。
2.有机半导体材料的性质表征有机半导体材料的性质表征是研究该材料性质的一个重要手段。
常用的表征方法主要有X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、拉曼光谱等方法。
3.有机半导体材料的应用研究有机半导体材料的应用研究是该领域的另一个重要研究方向。
有机半导体材料在柔性电子器件、有机光伏、发光二极管等领域都具有重要的应用价值。
三、有机半导体材料的应用前景有机半导体材料由于其独特的性质和优点，在某些领域具有广泛的应用前景。
1.柔性电子器件由于有机半导体材料具有柔性可塑性，使其非常适合用于柔性电子器件的制备。
半导体材料及器件的研究进展
半导体材料及器件的研究进展随着半导体技术的不断发展，半导体材料及器件的研究进展也越来越受到人们的关注。
半导体材料的性能决定了半导体器件的性能，因此半导体材料研究的重要性不言而喻。
本文将从半导体材料的分类、半导体器件的基本原理、半导体材料在器件中的应用以及半导体材料的未来发展等方面进行探讨。
一、半导体材料的分类根据带隙宽度的不同，半导体材料可以分为直接带隙半导体和间接带隙半导体。
直接带隙半导体的带隙宽度小于2eV，如GaAs、InP等；而间接带隙半导体的带隙宽度大于2eV，如Si、Ge等。
此外，半导体材料还可以分为单质半导体、化合物半导体和杂化半导体。
单质半导体主要有硅、锗等，其电子和空穴主要由自由电子和自由空穴构成；化合物半导体由几种不同原子构成，如GaAs、InP等；而杂化半导体则是由单质半导体和化合物半导体组成的。
二、半导体器件的基本原理半导体器件是利用半导体材料具有的导电性能制成的电子器件，其基本原理是利用PN结的形成实现电流的控制。
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的，当P型半导体与N型半导体接触时，两者之间会形成电势差，形成了PN结。
当PN结两侧加上外加电压时，电荷会在PN结处反向扩散，形成正向电流和反向电流。
半导体器件的基本类型有二极管和晶体管。
二极管是一种只能传导正向电流的器件，其主要由PN结构成，通常用于稳压和整流等电路中；晶体管则是一种可以放大电流的器件，主要由三个不同掺杂的半导体单元构成。
三、半导体材料在器件中的应用半导体材料具有优良的电性能和光电性能，在电子器件、光电器件以及太阳能电池等方面都有广泛的应用。
例如，在光电器件中，化合物半导体材料被广泛应用于光电发光和激光器等领域；在太阳能电池中，砷化镓等化合物半导体材料表现出了极高的光电转化效率。
四、半导体材料的未来发展随着科学技术的不断进步，人们对半导体材料的要求也越来越高。
未来，半导体材料的发展方向主要有以下几个方面：1.高性能化：为了满足更高效、更稳定、更快速的操作，半导体材料的性能需要不断地提高。
半导体行业的材料科学了解半导体材料科学的研究进展和创新应用
半导体行业的材料科学了解半导体材料科学的研究进展和创新应用半导体行业的材料科学：了解半导体材料科学的研究进展和创新应用半导体材料科学是指研究半导体材料及其在半导体行业中的应用的学科。
在当今科技飞速发展的背景下，半导体材料科学的研究进展和创新应用对于推动半导体行业的发展起到了至关重要的作用。
本文将就半导体材料科学的研究进展和创新应用进行探讨。
半导体材料科学的研究进展主要体现在以下几个方面。
首先，新型半导体材料的研发与应用是当前半导体材料科学的关键研究方向。
传统的硅基半导体作为主要材料已经达到其物理极限，因此研究人员开始寻找新的材料，如氮化镓、碳化硅等，以开拓新的应用领域。
这些新型半导体材料具有优异的性能，能够满足高频、高温和高功率等特殊应用要求。
其次，半导体材料的纳米化和量子效应的研究也是当前热门的课题。
通过将半导体材料制备成纳米尺寸的结构，可以改变其电子结构和物理性质，从而实现对光、电、磁等信号的更加精确控制。
此外，量子效应的研究也在半导体材料的纳米尺度下取得了非常重要的突破，为新型量子器件的发展提供了基础。
再者，半导体材料科学与生物医学的交叉研究也日益受到关注。
半导体材料在生物医学领域的应用，比如生物传感器、药物传递系统等，为医学诊断和治疗提供了新的手段。
同时，生物材料的引入也促进了半导体材料领域的创新，例如基于DNA或蛋白质的纳米结构的研究，为构建更高性能的半导体器件打开了新的可能性。
最后，半导体材料科学的研究进展也涉及到可持续发展与环境保护的问题。
随着资源的日益枯竭和环境问题的凸显，绿色、可再生的半导体材料研究成为了当前的热点。
例如，有机半导体材料因其可溶性和可加工性被广泛应用于柔性电子器件中，具有较低的能耗和环境影响。
在半导体材料科学的研究进展基础上，创新应用的推广也助力半导体行业的进一步发展。
首先，新材料的应用为半导体行业注入了新的活力。
以氮化镓和碳化硅为代表的新型半导体材料，具备了较高的电子迁移率、较低的功耗和更宽的带隙等优点，可以用于制备高性能的微电子器件，如功率放大器、高速传输器件等。
氧化物半导体材料的研究进展
氧化物半导体材料的研究进展氧化物半导体材料是一类新型半导体材料，具有广阔的应用前景，大量的研究表明，氧化物半导体材料在光电传感、能源存储、光催化、磁存储等领域具有重要的应用价值。
本文将从氧化物半导体材料的发展历程、主要物性及其应用研究几个方面进行阐述。
一、氧化物半导体材料的发展历程氧化物半导体材料是指由多种氧化物，如氧化锌、氧化铟、氧化铟锡等组成的半导体材料，其主要特点是具有高电子亲和能、大的禁带宽度、稳定的结构和化学性质等物理特性。
其研究历史可以追溯到上世纪60年代，最初几乎所有光电器件都采用硅、锗为材料，但是由于这些材料的特性不足以满足需求，因此人们开始研究使用新型半导体材料。
氧化物半导体材料的研究起步于上世纪80年代，最早的是氧化铟薄膜，并被广泛的应用于光电传感、电致变色、白光LED照明等领域。
近年来，随着氧化物半导体材料的研究不断深入，新的材料，如氧化铟锡（ITO）、氧化铝、氧化钨、氧化锌等也陆续被研制出来，并进入到了实际应用中。
二、氧化物半导体材料的主要物性1. 禁带宽度半导体材料的禁带宽度是指导带和价带之间的能隙大小，对于光电器件的应用而言，禁带宽度的大小对于光的吸收、激发等具有重要的影响。
在所有半导体材料中，氧化物半导体材料的禁带宽度较大，且宽度可调控，这使得相较于其他材料，其具有更强的光吸收能力和光致发光能力。
2. 电子亲和能电子亲和能是指材料带电子在结晶状态下其能级与自由电子能级差异的大小，对于氧化物半导体材料而言，其具有较高的电子亲和能，这表明电子能够更容易的被氧化物吸收，从而产生更为显著的电子激发现象，进而对应用有更为重要的帮助。
3. 热稳定性氧化物半导体材料的热稳定性是指在氧化物材料中，材料禁带宽度的温度系数与材料热膨胀系数的比值。
这是与化学物质的热性质相关的一个物理性质，对于材料应用具有重要的影响。
值得一提的是氧化物半导体材料具有良好的热稳定性，这使得其被应用于高温条件下的器件。
新型半导体材料研究进展
新型半导体材料研究进展近年来，随着技术的不断进步，新型半导体材料的研究一直是科学领域中备受瞩目的话题之一。
在半导体领域，新材料的研究和应用是实现半导体器件高速、小型化、低功耗的重要手段，其研究进展对于半导体产业的发展、经济的增长和社会的进步都起到了巨大的推动作用。
目前，研究员们正致力于开发各种新型半导体材料，其中最为热门和前沿的材料包括氮化硅、碳化硅、蓝宝石等。
下面我们就逐一来了解这些新型半导体材料的研究进展。
首先是氮化硅。
氮化硅(Nitride)半导体具有广泛的应用前景，目前涵盖了照明、通信、储能、生物医疗等多个领域，已成为新一代半导体材料的重要对象。
过去十年间，氮化硅半导体的研究一直是半导体领域的热点。
由于其高响应速度、高频率、低电压、高功率等特点，氮化硅在功率电子、通信等领域具有巨大的应用潜力。
近年来，氮化硅晶体管技术的进展为其大规模商业化应用提供了可能性。
其次是碳化硅。
由于其高硬度、高耐腐蚀性、高导热性等特点，碳化硅在电子、化工、机械等领域都具有广泛的应用。
碳化硅半导体由于其低损耗、高温运行等特点，在电力电子、汽车电子等领域也受到了研究人员的广泛重视。
目前，碳化硅材料已经在功率电子器件、高频通信设备、量子调制器、光电探测技术等领域得到了广泛应用。
最后是蓝宝石。
蓝宝石半导体主要用于光电、电子等领域，包括LED、LD、PD等。
由于其优良的光电性能，蓝宝石已成为研究人员长期关注的热点。
新一代蓝宝石材料拥有更高的发光效率和更大的光谱范围，具有十分广泛的应用前景。
此外，基于蓝宝石晶体的尺寸效应和光学效应，研究人员近年来在其光学性质、超表面等方面也做出了一些重要的研究成果。
总的来说，当前新型半导体材料的研究进展已经具有了一定的规模和深度。
研究人员们正在不断寻找更多、更好、更具有应用价值的新型半导体材料。
相信在新一轮科技竞争的推动下，新型半导体材料的研究会变得越来越重要和具有前瞻性。
未来也许会涌现更多的新型半导体材料，并应用在更多的领域当中，带来更多的机遇和挑战。
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几种新型半导体发光材料的研究进展摘要：概述了三种新型半导体发光材料氮化镓、碳化硅、氧化锌各自的特性, 评述了它们在固态照明中的使用情况,及其研究现状，并对其未来的发展方向做出了预测。
关键词：LED发光二极管；发光材料；ZnO，SiC，GaN1引言在信息技术的各个领域中，以半导体材料为基础制作的各种各样的器件，在人们的生活中几乎无所不及，不断地改变着人们的生活方式、思维方式，提高了人们的生活质量，促进了人类社会的文明进步。
它们可用作信息传输，信息存储，信息探测，激光与光学显示，各种控制等等。
半导体照明是一种基于半导体发光二极管新型光源的固态照明，是21世纪最具发展前景的高技术领域之一，已经成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃。
固态照明是一种新型的照明技术，它具有电光转换效率高、体积小、寿命长、安全低电压、节能、环保等优点。
发展固态照明产业可以大规模节约能源，对有效地保护环境，有利于实现我国的可持续发展具有重大的战略意义。
从长远来看，新材料的开发是重中之重。
发光材料因其优越的物理性能、必需的重要应用及远大的发展前景而在材料行业中备受关注。
本文综述了近几年来对ZnO，SiC，GaN三种新型半导体发光材料的研究进展。
2几种新型半导体发光材料的特征及发展现状在半导体的发展历史上，1990年代之前，作为第一代的半导体材料以硅（包括锗）材料为主元素半导体占统治地位.但随着信息时代的来临，以砷化镓（GaAs）为代表的第二代化合物半导体材料显示了其巨大的优越性.而以氮化物（包括SiC、ZnO等宽禁带半导体）为第三代半导体材料，由于其优越的发光特征正成为最重要的半导体材料之一.以下对几种很有发展前景的新型发光材料做简要介绍.2.1 氮化镓(GaN)2.1.1 氮化镓的一般特征GaN 是一种宽禁带半导体(Eg=3.4 ev),自由激子束缚能为25mev,具有宽的直接带隙,Ⅲ族氮化物半导体InN、GaN 和A lN 的能带都是直接跃迁型, 在性质上相互接近, 它们的三元合金的带隙可以从1.9eV连续变化到6.2eV，这相应于覆盖光谱中整个可见光及远紫外光范围.实际上还没有一种其他材料体系具有如此宽的和连续可调的直接带隙.GaN是优良的光电子材料，可以实现从红外到紫外全可见光范围的光发射和红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示,强的原子键,高的热导率和强的抗辐射能力，其光跃迁几率比间接带隙的高一个数量级.GaN具有较高的电离度,在Ⅲ-V的化合物中是最高的(0.5或0.43).在大气压下,GaN一般是六方纤锌矿结构.它的一个原胞中有4个原子,原子体积大约为GaAS的一半.GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700˚C.文献［1］列出了纤锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性低温(2 K、12 K、15 K或77 K)下获得的［2,3］,文献［4,5］较早地报道了低温下纤锌矿结构GaN 的荧光(PL) 谱,文献［6］报道了闪锌矿结构GaN 的阴极荧光光谱。
通过在低温(2K) 下对高质量的GaN 材料进行光谱分析,观察到A、B、C三种激子,它们分别位于(3. 474 ±0 . 002) eV、(3 . 480 ±0 . 002) eV和(3 . 490 ±0. 002) eV［7］GaN的光学特性,可在蓝光和紫光发射器件上应用.作为一种宽禁带半导体材料，GaN能够激发蓝光的独特物理和光电属性使其成为化合物半导体领域最热的研究领域，近年来在研发和商用器件方面的快速发展更是使得GaN基相关产业充满活力。
当前,GaN 基的近紫外、蓝光、绿光发光二极管已经产业化,激光器和光探测器的研究也方兴未艾。
2.1.2 氮化镓研究的发展现状阻碍GaN 研究的主要困难之一是缺乏晶格及热胀系数匹配的衬底材料. SiC 与GaN晶格匹配较好,失配率仅为3.5％，但SiC价格昂贵.蓝宝石与GaN有14％的晶格失配,但价格比SiC便宜,而且通过在其上面生长过渡层也能获得高质量的GaN薄膜,因而蓝宝石是氮化镓基材料外延中普遍采用的一种衬底材料,因为其耐热、透明、可大面积获得,并具有与GaN 相似的晶体结构. 一般都选用c面- (0001)作为衬底,但蓝宝石与GaN的失配率仍较高,难以获得高质量的GaN薄膜.对于GaN材料，虽然长期以来衬底单晶没有解决，异质外延缺陷密度相当高，但是器件水平已可实用化。
第一个基于GaN 的LED 是20 世纪70 年代由Pankove 等人研制的,其结构为金属- 半导体接触型器件. 在提高了GaN 外延层质量和获得了高浓度p型GaN 之后,Amano 等首先实现了GaN pn 结蓝色发光管. 其后Nakamura 等在进一步提高材料质量,特别是大大提高了p 型GaN 的空穴浓度后,报告了性能更佳的GaN pn 结蓝色发光管,其外量子效率达0.18 %.随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点. 1994年,Nakamura开发出第一个蓝色InGaNPAlGaN双异质结(DH) LED. 1995年及其后两年,Nakamura等人又实现了蓝色、绿色、琥珀色、紫色以及紫外光InGaN量子阱LED［8］,把蓝绿光氮化镓基发光管的发光效率提高到10 %左右,亮度超过10个烛光,寿命超过100000 h. 1995年日亚化学所制成Zcd蓝光（450nmLED），绿光12cd(520nmLED);日本1998年制定一个采用宽禁带氮化物材料开发LED的7年规划，其目标是到2005年研制密封在荧光管内、并能发出白色光的高能量紫外光LED，这种白色LED的功耗仅为白炽灯的1/8，是荧光灯的1/2,其寿命是传统荧光灯的50倍～100倍。
这证明GaN材料的研制工作已取相当成功，并进入了实用化段.InGaN系混晶的生成，InGaN/AlGaN 双质结LED，InGaN单量子阱LED，InGaN多量子阱LED等相继开发成功.6cd的InGaN-SQW-LED高亮度纯绿茶色、2cd高亮度蓝色LED已制作出来，今后，与AlGaP、AlGaAs系红色LED组合形成亮亮度全色显示就可实现.这样三原色混成的白色光光源也打开新的应用领域,以高可靠、长寿命LED为特征的时代就会到来。
日光灯将会被LED所替代。
LED将成为主导产品，GaN晶体管也将随材料生长和器件工艺的发展而迅猛发展，成为新一代大功率器件.目前,GaN基蓝绿光发光二极管己商品化,GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0.5W.GaN LED的应用非常普遍，在交通信号灯里、彩色视频广告牌上、甚至闪光灯里都可能会见到它的身影。
GaN LED的成功不仅仅引发了光电行业中的革命。
它还帮助人们投入更多的资金和注意力来发展大功率高频率GaN晶体管。
以GaN基半导体材料为基础所发展起来的固态白光照明技术有希望发展成为未来照明的主题技术，根据已有发展计划，有能在2020年前取代白纸等和白炽灯，比较固态照明技术对节环保、改善照明等具有重要意义，并将会形成500亿美元产值的巨大新兴产业。
但在目前的技术水平下,获得一定尺寸和厚度的实用化的GaN 体单晶十分困难，并且价格昂贵．GaN单晶至今未形成大规模商品化,缺乏合适的衬底材料,蓝宝石也不是理想的衬底材料,其次是突破p型掺杂优化,目前实现的Mg掺杂工艺复杂,设备昂贵,难以操作.这些问题影响了GaN电子器件和光电器件的进一步研究开发,是国内外争相研究的焦点问题.目前的主流制作GaN结晶方法是MOCVD法.因此，寻找和选择最适合的GaN的衬底材料一直是国际研究的主要热点之一．专家们预计，GaN基LED及功率晶体管、蓝色激光器，一旦在衬底等关键技术领域取得突破，其产业化进程将会长驱直入。
2.2 氧化锌(ZnO)2.2.1 氧化锌的一般特征ZnO作为一种宽带隙半导体材料,室温禁带宽度为3.37ev,自由激子束缚能为60mev.ZnO具有铅锌矿结构, a=0.32533 nm, c=0.52073 nm, z=2［9］,空间群为C46V-P63mc,Zn按照六方紧密堆积，每个Zn2+周围有4个氧原子，构成［Zn-O4］四面体，四面体之间以顶角相互连结，四面体的1个面与+c(0001)面平行，见图4a。
Zn2+在c轴方向的分布是不对称的，它不是位于2个氧原子层的中间，而是偏靠近于+c方向，见图4b［10］。
图4 ZnO晶体结构(a) c,p,p′面之间的晶向关系和Zn-O4四面体(b)［Zn-O4］四面体在(1010)的Zn2+晶向 (Zn与O 原子在 c轴方向的分布是不对称的).氧化锌的结晶形态为六方单锥类，对称型为L6P，L6为z轴，显露晶面为六方单锥，六方柱，单面，见图5所示.图5 ZnO晶体理论上的极性生长形态ZnO是一种优良的多功能材料．作为压电材料的ZnO压敏陶瓷，因其优良的非线性导电特性、大电流和高能量承受能力等优点而被广泛应用于抑制电力系统雷过电压和操作过电压，抑制电磁脉冲和噪音，防止静电放电等方面.ZnO单晶在可见光透过率达到90 %,在室温下(或低温下) ZnO 及纳米ZnO 光致发光谱( PL) 普遍存在2个较宽的发光带,在520 nm附近的宽绿色发光带和在380 nm附近一系列施主束缚激子峰的紫色发光带［11］. 绿色发光带有时也存在丰富的结构［12］.关于绿色发光带一般被认为是杂质或缺陷态(O空缺、Zn填隙)的发光,但是相关机理还有待进一步研究.文献［13］报道目前常在制备时添加一些有效物质,通过不同制备方法和条件处理,使ZnO表面吸附或包裹上一层“外衣”,以改善其无规则的表面层,钝化表面以减少缺陷及悬键,可有效提高其可见光或紫外发射强度(达一个量级以上),通常,ZnO 表面有吸附物质(如反应副产品,溶剂分子,溶解的气体等) ,使其表面产生大量缺陷态及悬键,淬灭光发射,影响ZnO 的光学、电学等方面的性质,因此这种处理能有效改善ZnO 的表面态.自室温下激光激发ZnO纳米微晶膜观测到紫外激光发射行为以来,ZnO 的激光发射一直是研究的热点,ZnO的蓝带,特别是近紫外激光发射特征,以及相当高的激子结合能(60meV) 和增益系数(300cm- 1 ) ,使其成为重要而优异的蓝、紫外半导体激光材料.ZnO作为透明电极和窗口材料而被用于太阳能电池，且因其辐射损伤小，特别适合在太空中使用。
此外，ZnO还是制造声表面波(体波)器件的理想材料.ZnO是一致熔融化合物，熔点高达2248K．并且在高温下ZnO的挥发性很强，到1773K就会发生严重的升华现象，因此晶体的生长较为困难。
2.2.2 氧化锌研究的发展现状早在2O世纪6O年代，人们就开始研究ZnO体单晶的生长，国内外对于ZnO的研究一直是近几年半导体材料研究的热点, 无论是薄膜ZnO、纳米ZnO或是体单晶ZnO, 文献［14］很好地总结了2003年之前的国外ZnO晶体的研究与发展状况。