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          著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。

          他們三個發明了基于InGaN的藍光發光二極管。InGaN的禁帶寬度大,所以電子從導帶向價帶墜落時發出高能量(短波長)的光。比如用GaAs作為二極管,由于禁帶寬度。 荒芊 齪焱夤。寬禁帶的晶體長晶不容易,GaN不能像GaAs或Si一樣長成大片,柱形的單晶體。考慮到晶格的匹配,一般只能在藍寶石上生長(現在也能在其他基地上生長,SiC,Si,甚至金屬)。

          個人覺得這幾年的諾貝爾物理獎更傾向于給應用物理方面的,能夠在世界產生巨大應用前景或已經產生極大影響的研究成果。比如光縴,石墨烯,加這次的藍光發光二極管。藍光二極管的產生,三元發光色才完備,才能使白光顯像成為可能。現在的廣場大屏幕LED,手機,電視都在用,已經融進了每家每戶。市場上已經大量出現LED的燈泡,他們是通過改變藍光和黃光的比例產生出白光或類似太陽色的自然光,其中黃光是通過藍光照射熒光粉產生的。所以有了藍光LED 就有了白光,使節能的白光LED照明成為可能。之後的紫外光二極管加熒光粉產生的白光二極管(日光燈原理︰ 汞蒸氣產生紫外光,紫外光轟擊熒光粉後產生二級光子為白光),使白光具有了全光譜。未來的家庭,市政的光源必定是LED的天下。從影響力上看,這幾十年的物理研究,影響力無出其右。


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          評論里很多人說第一段太專業,看不懂。有大學物理系本科的固體物理知識,應該都能看懂。這里稍微解釋一下。
          多數解釋性內容copy自wiki,因為wiki上的解釋已經非︰昧,至少比我臨時寫得要好。
          首先解釋下能帶(引號斜體from wiki)︰
          固體材料的能帶結構由多條能帶組成,能帶分為(簡稱導帶)、價電帶(簡稱)和禁帶等,導帶和價帶間的空隙稱為能隙。

          能帶結構可以解釋固體中、、三大類區別的由來。材料的導電性是由“傳導帶”中含有的電子數量決定。當電子從“價帶”獲得能量而跳躍至“傳導帶”時,電子就可以在帶間任意移動而導電。


          一般常見的金屬材料,因為其傳導帶與價帶之間的“能隙”非常。 謔椅孿碌繾雍莧菀諄竦媚芰慷局鏈 即嫉,而絕緣材料則因為能隙很大(通常大于9電子伏特),電子很難跳躍至傳導帶,所以無法導電。一般半導體材料的能隙約為1至3電子伏特,介于導體和絕緣體之間。因此只要給予適當條件的能量激發,或是改變其能隙之間距,此材料就能導電。
          我真的不太會科普,wiki的這段表述也不太容易理解,所以盡力解釋下︰通俗點說(但不嚴謹)︰ 電子在晶體中有兩種狀態,一種是束縛態,繞著原子核轉的。另一種是自由狀態,可以在不同的原子核或是晶格中來回跑的。自由狀態的能量一般比束縛狀態的能量要高一點。比如說金屬,有很大一部分電子是自由的,可以在不同晶格中穿梭,所以金屬能導電。但是本征半導體(沒有摻雜的半導體)或絕緣體,電子都束縛在原子核周圍。靠熱激發,電子還不能變成自由態,所以一般情況下不導電。
          對于本征半導體或絕緣體,從束縛狀態到自由狀態,電子需要一定的能量去激發,可以通過熱,震動,光子,其他粒子等等。束縛態中,存在著各種能帶,電子可以存在于這些能帶中,每個能帶存在著兩個自旋相反的電子。電子的能量從低到高填滿了這些束縛態的能帶,立博稱之為價帶。價帶填滿的時候,價帶是滿帶,滿帶不導電。其中價帶的能量最高的那一條帶的能量最高點,稱之為價帶頂。一會會用到這個概念。同樣,自由態現在是空帶,沒有電子,也不會導電。但是一旦有了電子,這些電子就能自由穿梭,開始導電,自由態對應的能帶,立博成為導帶。其中導帶的能量最低的那一條帶的能量最低點,稱之為導帶底。價帶頂和導帶底之間的能量差稱之為禁帶。電子不能在禁帶中存在,因為沒有可以存在的態。
          那麼怎麼讓半導體導電呢,就是摻雜。”摻雜是制造工藝中,為純的引入雜質,使之電氣屬性被改變的過程。“摻雜就是在禁帶中增加一條摻雜能級, 本來不能有電子存在的地方,由于引入了一條摻雜能級了,所以可以有電子存在。有的摻雜能級靠近價帶,稱為P摻雜,價帶中的電子通過熱激發到了摻雜能級,就能導電,因為這時價帶不再是滿帶,空穴能自由走。想象一下,一個原子缺了一個束縛的電子後,邊上的原子有時會貢獻一個電子給他,邊上的原子就缺了一個電子。缺了電子的位置成為空穴。同時,有的摻雜能級靠近導帶就是N摻雜。摻雜能級中的電子可以激發到導帶,參與傳導。 這些參與導電的電子或空穴成為載流子。載流子濃度越高,導電性能越好。
          把P型半導體和N型半導體貼在一起就是個PN結,Diode(二極管)。 LED就是PN結的一個應用,其中D 就是Diode。
          剛才說到,P型摻雜後,價帶上有空穴;N型摻雜後,導帶上有電子。那麼將P和N貼在一起會發生什麼呢?導帶上的電子會落到價帶上的空穴,這是個電子空穴的復合過程,復合的過程也是一個發光的過程。因為導帶上的電子能量高 ,價帶上的空穴能量低。在下落過程中,發出一個光子。這個光子的能量正好是導帶底的能量減去價帶頂的能量,也就是之前說的禁帶寬度。光子的能量和光子的波長有關,E=hv。波長越短,顏色偏紫,能量越高;波長越長,顏色偏紅,能量越低。也就是說︰禁帶寬度越大,產生偏藍光,禁帶寬度越。  旃/b>。
          這些就是LED的基本原理了.。




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