本文摘要：发光二极管（LEDs）的最新进展使得灯光行业快速增长。

发光二极管（LEDs）的最新进展使得灯光行业快速增长。目前，固态灯光技术逐步渗透到有所不同细分市场，如汽车灯光、室内及室外灯光、医疗应用于、以及生活用品。LED装置是一个简单的多组分系统，可根据特定市场需求调整性能特征。

以下章节将辩论白光LED及其他应用于。LED的发展之路（LeadingthewaytoLEDs）无机材料中电致发光现象是LED闪烁的基础，HenryRound和OlegVladimirovichLosev于1907年和1927年分别报导LED闪烁现象——电流通过使得碳化硅（SiC）晶体闪烁。这些结果引起了半导体及p－n结光电过程的更进一步理论研究。20世纪50、60年代，科学家开始研究Ge、Si以及一系列III－V族半导体（如InGaP、GaAlAs）的电致发光性能。

RichardHaynes和WilliamShockley证明了p－n结中电子和空穴填充造成闪烁。随后，一系列半导体被研究，最后于1962年由NickHolonyak研发出有了第一个红光LED。

不受其影响，1971年GeorgeCraford发明者了橙光LEDs，1972年又陆续发明者了黄光和绿光LEDs（皆由GaAsP构成）。反感的研究很快使得在长光谱范围内（从红外到黄色）闪烁的LEDs构建商业化，主要用作电话或控制面板的指示灯。实质上，这些LEDs的效率很低，电流密度受限，使得亮度很低，并不适合于普通灯光。

蓝光LEDs（BluelightfromLEDs）高效的蓝光LEDs的研发花费了30年的时间，因为当时没可应用于的充足质量的宽带隙半导体。1989年，第一个基于SiC材料体系的蓝光LEDs商品化，但由于SiC是间接带上隙半导体，使得其效率很低。20世纪50年代末就早已考虑到用于必要带上隙半导体GaN，1971年JacquesPankove展出了第一款升空绿光的GaN基LED。

然而，制取高质量GaN单晶以及在这些材料中引进n－型和p－型掺入的技术依然尚待研发。20世纪70年代发展的金属－有机物气相外延（MOVPE）等技术对于高效蓝光LEDs的发展具备里程碑意义。1974年，日本科学家IsamuAkasaki开始使用这种方法生长GaN晶体，并与HiroshiAman合作于1986年通过MOVPE方法首次制备了高质量的器件级GaN。

另一个主要挑战是p－型掺入GaN的高效率制备。实质上，MOVPE过程中，Mg和Zn原子可转入这种材料的晶体结构中，但往往与氢融合，从而构成违宪的p－型掺入。

Amano、Akasaki及其合作者仔细观察到Zn掺入的GaN在扫瞄电子显微镜仔细观察过后不会升空更好的光。某种程度的方式，他们证明了电子束电磁辐射对Mg原子的掺入性能起着有益的起到。随后，ShujiNakamura明确提出在热热处理之后减少一个非常简单的后沉积步骤，分解成Mg和Zn的简单体，该方法可只能构建GaN及其三元合金（InGaN、AlGaN）的p－型掺入。应当认为的是，这些三元体系的能带可通过Al和In的成分展开调节，使得蓝光LEDs的设计减少了一个维度，对于提升其效率具备最重要的意义。

事实上，目前这些器件的活性层一般来说由一系列交错的窄带隙InGaN和GaN层以及宽带系由的p－型掺入AlGaN薄膜（作为载流子的p－末端约束）构成。1994年，Nakamura及其合作者基于n－型和p－型掺入AlGaN之间Zn掺入InGaN活性层的平面双异质结构设计，首次展出了具备2．7％外量子效率（EQE）的InGaN蓝光LED（框1列出出有了LEDs主要的性能指标定义）。该LED结构示意图示于图1a。

这些结果对于如今应用于的LED基灯光技术而言是很关键的，也因此引起了灯光行业的革命。2014年底，诺贝尔物理学奖颁发Akasaki、Amano和Nakamura，表扬他们“发明者用作灯光以及红光源节约能源的高效蓝光LED”LED性能指标量子效率Quantumefficiency：材料内量子效率（IQE）为电磁辐射的电子－空穴填充（即产生光子）数量与填充总量（电磁辐射与非电磁辐射）的比值。该指标要求了半导体材料闪烁效率。

半导体LED性能一般来说用于外量子效率（EQE）回应，即IQE与萃取效率的乘积。萃取效率特指产生的光子中逃出LED的部分。EQE各不相同直接影响IQE的半导体层缺失和影响萃取效率的器件结构。

闪烁效率（Luminousefficacy）：闪烁效率回应光源升空红外线电磁辐射的效率，单位一般为lmW?1。

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