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李晋闽，王军喜，刘喆 著

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• 氮化物发光二极管
• GaN
• LED
• Ⅲ族氮化物
• 半导体照明
• 光电子器件
• 材料科学
• 应用技术
• 固态照明
• 显示技术

店铺： 智博天恒图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030472649

商品编码：29489395416

包装：圆脊精装

出版时间：2016-05-01

图书基本信息
图书名称	Ⅲ族氮化物发光二极管技术及其应用
作者	李晋闽,王军喜,刘喆
定价	148.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030472649
出版日期	2016-05-01
字数
页码
版次	1
装帧	圆脊精装
开本
商品重量	0.4Kg

内容简介

本书以作者及其研究团队多年的研究成果为基础，系统地介绍了Ⅲ族氮化物发光二极管的材料外延、芯片制作、器件封装和系统应用，内容集学术性与实用性为一体。全书共12章，内容包括：Ⅲ族氮化物LED的基本原理、材料性质及外延生长理论，InGaN/GaN多量子阱材料及蓝、绿光LED，AlGaN/GaN多量子阱材料及紫外LED，Ⅲ族氮化物LED量子效率提升技术、关键制备工艺、封装技术及可靠性分析，LED的应用，后介绍了当前氮化物LED的一些研究前沿和热点。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

Ⅲ族氮化物发光二极管技术及其应用 内容简介 本书旨在深入探讨Ⅲ族氮化物发光二极管（LED）的核心技术及其在各个领域的广泛应用。Ⅲ族氮化物，特别是氮化镓（GaN）及其合金，因其独特的直接带隙半导体特性，成为了制造高效、高亮度LED的基石。本书系统性地梳理了Ⅲ族氮化物LED的诞生、发展历程，详细阐述了从材料制备、器件结构设计、生长工艺优化到性能表征等各个环节的关键技术，并聚焦于这些技术如何驱动LED在照明、显示、通信、生物医学等前沿领域的革新性应用。 第一章 导论 本章将为读者构建一个关于Ⅲ族氮化物LED的宏观认知框架。首先，我们将追溯LED技术的发展简史，从早期的硅基LED到III-V族化合物半导体LED的演进，突出Ⅲ族氮化物在其中扮演的关键角色。接着，我们将重点介绍Ⅲ族氮化物的基本物理和化学性质，包括其优异的光电特性，例如宽直接带隙、高电子迁移率、以及对宽光谱范围发光的适应性。我们将深入分析这些性质为何使得Ⅲ族氮化物成为实现高效率、高亮度LED的理想材料。最后，本章将概述Ⅲ族氮化物LED的主要优势，如长寿命、低功耗、快速响应、高可靠性以及优异的色温可调性，并初步展望其在绿色能源、健康照明、智能互联等未来发展趋势中的重要地位。 第二章 Ⅲ族氮化物材料生长与制备 本章将聚焦于Ⅲ族氮化物LED制造的基石——高质量材料的生长与制备。我们将详细介绍目前主流的Ⅲ族氮化物外延生长技术，包括金属有机化学气相外延（MOCVD）和分子束外延（MBE）。我们将深入探讨MOCVD技术在III族氮化物生长中的原理、工艺参数（如温度、压力、流速、组分比）对材料质量的影响，以及如何通过优化工艺流程来获得高质量的GaN、InGaN、AlGaN等薄膜。对于MBE技术，我们将阐述其独特的优势和在特定领域的应用，并与MOCVD进行对比分析。 重点内容包括： 衬底选择与制备： 讨论了常用的衬底材料，如蓝宝石、碳化硅（SiC）和硅（Si），分析了它们各自的优缺点，以及如何通过缓冲层技术来克服晶格失配和热失配问题，以获得高质量的GaN外延层。 GaN本体材料生长： 详细阐述了GaN本体材料的生长机制，包括成核过程、晶体生长模式、以及可能出现的缺陷类型（如位错、空位、杂质）及其对材料性能的影响。 量子阱结构设计与生长： 深入剖析了InGaN/GaN多量子阱（MQW）作为发光层的关键结构。我们将讨论In组分、阱宽、势垒宽、量子限制效应等参数对发光波长、效率和光谱展宽的影响。 掺杂技术： 详细介绍n型和p型掺杂的机理和常用掺杂剂（如Si用于n型，Mg用于p型）。特别会关注p型GaN的激活问题，以及常用的激活工艺（如退火、电子束照射）。 新型材料体系： 简要介绍除了InGaN之外，AlGaN、GaInNAs等新型Ⅲ族氮化物合金在特定应用（如深紫外、近红外发光）中的潜力。 第三章 Ⅲ族氮化物LED器件结构与物理机制 本章将深入探讨Ⅲ族氮化物LED的器件结构设计以及其发光和载流子传输的物理机制。我们将详细解析典型的Ⅲ族氮化物LED器件结构，包括PN结、异质结、多量子阱（MQW）等核心组成部分。 具体内容包括： PN结和异质结的形成与特性： 阐述p型和n型Ⅲ族氮化物半导体的载流子特性，以及PN结和不同材料之间异质结的形成机理、能带图、以及由此产生的肖特基势垒和内建电场。 多量子阱（MQW）发光机制： 详细解析InGaN/GaN MQW的发光过程，包括电子和空穴注入、载流子在阱内的局域化、激子形成、以及辐射复合过程。我们将重点讨论In组分和量子尺寸效应如何调控发光波长，以及量子限制斯塔克效应（QCSE）对器件性能的影响。 载流子传输与注入效率： 分析电子和空穴在器件中的传输机制，包括欧姆接触的形成、注入效率的优化，以及如何通过合适的掺杂浓度和能带工程来提高载流子注入和复合效率。 非辐射复合与效率损失机制： 深入探讨限制LED效率的各种非辐射复合机制，如俄歇复合、缺陷辅助的Shockley-Read-Hall（SRH）复合、表面复合等，并介绍相应的抑制策略。 发光效率的调控： 讨论提高LED内部量子效率（IQE）和外部量子效率（EQE）的关键因素，包括材料质量、MQW结构设计、电场管理、以及光提取技术。 第四章 Ⅲ族氮化物LED器件设计与制造工艺 本章将从器件设计的角度出发，详细介绍Ⅲ族氮化物LED的制造流程和关键工艺。我们将详细讲解如何将外延生长好的Ⅲ族氮化物材料转化为能够工作的LED器件。 内容将涵盖： 器件结构设计： 介绍不同类型的LED器件结构，如垂直结构、平面结构、倒装结构等，并分析它们在散热、电流分布、光提取等方面的优缺点。 电极设计与欧姆接触： 详细阐述n型和p型电极的材料选择、接触电阻的优化方法，以及如何实现低阻抗的欧姆接触，以确保高效的载流子注入。 窗口层与传输层设计： 讨论窗口层（如AlGaN）在提高透明度和降低电阻方面的作用，以及传输层（如GaN）在电流均匀分布和热管理中的重要性。 金属化工艺： 介绍常用的金属化技术，如蒸镀、溅射等，以及表面处理（如刻蚀、清洗）在提高金属附着力和接触性能中的作用。 光提取技术： 探讨如何最大化LED发出的光能够从器件中提取出来，减少内部反射损耗。这包括芯片表面形貌控制（如粗化、纳米结构）、荧光粉涂覆、透镜封装等技术。 可靠性与老化机制： 分析LED器件在长期工作过程中可能出现的可靠性问题，如电流拥挤、热应力、材料降解等，并介绍相应的改进措施。 封装技术： 介绍LED封装的基本原理和常用封装材料（如环氧树脂、硅胶），以及封装如何影响LED的光学性能、散热和可靠性。 第五章 Ⅲ族氮化物LED的关键性能表征与优化 本章将重点介绍用于评估Ⅲ族氮化物LED性能的关键表征技术，以及如何利用这些技术进行器件的优化。 将详细介绍： 电学性能表征： 如IV曲线测试（正向电压、反向漏电流）、效率滚降曲线、载流子迁移率测试等，以评估器件的电学特性和工作效率。 光学性能表征： 包括光谱分析（峰值波长、半高宽）、光强分布、亮度测试、色温测量、显色指数（CRI）评估等，以全面了解LED的发光特性。 量子效率测量： 详细介绍内部量子效率（IQE）和外部量子效率（EQE）的测量方法，以及如何通过对比分析来识别效率损失的来源。 材料质量表征： 如X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）等，用于分析外延层的晶体质量、表面形貌和微观结构。 瞬态光谱与时间分辨测量： 介绍如何利用瞬态吸收光谱、瞬态光致发光等技术来研究载流子动力学过程，如载流子寿命、激子弛豫等。 热性能表征： 如热阻测量、热成像分析等，以评估器件在工作过程中的散热能力，这对于高性能LED至关重要。 可靠性与老化测试： 详细介绍各种环境应力测试（如高温高湿、热循环、光照老化）和电应力测试，以及如何通过这些测试来预测器件的长期寿命。 数据分析与模型拟合： 介绍如何利用实验数据进行分析，并与理论模型进行拟合，以深入理解器件的物理机制，并指导后续的工艺优化。 第六章 Ⅲ族氮化物LED在照明领域的应用 本章将聚焦于Ⅲ族氮化物LED在通用照明、特种照明等领域的广泛应用。随着技术的成熟和成本的下降，Ⅲ族氮化物LED已成为取代传统照明光源的主流技术。 我们将深入探讨： 通用照明： 介绍LED在室内照明（如家庭、办公室、商场）、室外照明（如路灯、景观灯）中的应用。重点分析LED照明相比传统照明（白炽灯、荧光灯）的优势，如能效高、寿命长、无汞污染、可调光调色等。 特种照明： 涵盖LED在植物照明（提供特定光谱）、医疗照明（杀菌、光动力治疗）、显示屏背光、汽车照明（前大灯、尾灯）等领域的应用。 色品质与色温控制： 详细讨论LED照明的色品质评估指标（如CRI、TM-30），以及如何通过调整LED芯片配方（如红、绿、蓝LED组合或采用荧光粉转换）来精确控制色温和显色性，以满足不同场景的需求。 智能照明系统： 探讨LED与物联网（IoT）技术的结合，实现智能控制、场景联动、人因照明等功能，提升照明的智能化水平和用户体验。 节能减排与环境效益： 分析LED照明在降低能耗、减少碳排放方面的显著贡献，以及其对环境保护的积极意义。 未来发展趋势： 展望LED照明在更高效率、更优光品质、更低成本、更多功能集成等方面的未来发展方向。 第七章 Ⅲ族氮化物LED在显示领域的应用 本章将深入探讨Ⅲ族氮化物LED在各类显示技术中的关键作用，尤其是其在高端显示领域的颠覆性影响。 内容将包括： LED显示屏： 介绍由大量LED芯片组成的LED显示屏，包括其在户外广告、大型活动、舞台背景等领域的应用。讨论LED显示屏的优势，如高亮度、高对比度、宽视角、快速响应等。 Mini LED和Micro LED技术： 详细介绍Mini LED作为背光技术，通过更小的LED芯片和更精密的控制，实现比传统LED背光更高的对比度和局部调光效果，提升LCD显示效果。重点阐述Micro LED作为下一代自主发光显示技术，其像素级控制、超高亮度、超长寿命、高能效等优势，以及面临的巨量转移、良率控制等挑战。 OLED与LED技术的对比： 将Ⅲ族氮化物LED（特别是Micro LED）与OLED显示技术进行对比分析，从亮度、寿命、色域、功耗、成本等多个维度进行评估。 手机、电视、平板电脑等终端产品的应用： 探讨LED技术（包括Mini LED背光和Micro LED显示）如何在智能手机、电视、平板电脑等消费电子产品中实现画质的飞跃。 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用： 分析Micro LED在高分辨率、高刷新率、低延迟方面的优势，使其成为VR/AR头戴显示设备理想的显示方案。 显示技术的未来发展： 展望LED显示技术在更高像素密度、更优色彩表现、更低功耗、以及柔性化、透明化等方面的未来发展潜力。 第八章 Ⅲ族氮化物LED在通信与传感领域的应用 本章将探讨Ⅲ族氮化物LED在光通信、光传感以及其他新兴交叉领域的应用。 主要内容包括： 光通信： 介绍Ⅲ族氮化物LED在短距离光通信中的应用，例如数据中心内部互联、车联网通信、以及一些特定的无线光通信场景。讨论其高调制速率、低功耗等优势。 光传感器： 介绍Ⅲ族氮化物LED作为光源在各类光传感器的应用，如光谱传感器、气体传感器、生物传感器等。特别关注其在高功率、高强度、宽光谱输出方面的优势，以及在环境监测、工业检测、医疗诊断等领域的应用潜力。 紫外（UV）LED的应用： 重点介绍基于AlGaN材料的深紫外（DUV）LED，其在杀菌消毒、水净化、空气净化、光固化、材料检测等方面的革命性应用。 红外（IR）LED的应用： 介绍基于InGaN等材料的红外LED，在夜视、安防监控、遥控器、医疗成像等领域的应用。 生物医学应用： 探讨Ⅲ族氮化物LED在光动力疗法（PDT）、光生物调节（PBM）、生物成像、可穿戴健康监测设备等方面的应用。 其他交叉应用： 简要介绍Ⅲ族氮化物LED在新能源（如太阳能电池的辅助光源）、微纳加工、以及其他新兴技术中的潜在应用。 第九章 Ⅲ族氮化物LED产业发展与未来展望 本章将对Ⅲ族氮化物LED的产业现状进行梳理，并对未来的发展趋势进行展望。 内容将包括： 全球产业格局： 分析当前全球Ⅲ族氮化物LED产业的竞争格局，主要的技术研发和生产区域，以及主要的厂商和产品线。 成本与市场动态： 讨论Ⅲ族氮化物LED的成本构成、价格波动趋势，以及其在不同应用领域的市场渗透率和增长潜力。 技术挑战与机遇： 识别当前Ⅲ族氮化物LED技术面临的主要挑战，例如更高效率的瓶颈、更低的成本、深紫外和短波长LED的性能提升、以及Micro LED技术的突破等。同时，分析这些挑战背后蕴含的创新机遇。 政策与法规影响： 探讨各国政府在LED产业发展中的政策支持，以及相关的能源效率标准、环保法规对产业的影响。 可持续发展与绿色制造： 强调Ⅲ族氮化物LED在节能减排中的作用，并探讨绿色制造工艺、材料回收利用等在产业可持续发展中的重要性。 未来技术发展方向： 展望Ⅲ族氮化物LED技术在材料科学、器件物理、制造工艺、封装技术等方面的未来创新方向，例如新型发光材料的探索、人工智能在器件设计和优化中的应用、以及与其他前沿技术的融合（如量子点、钙钛矿等）。 对社会与经济的影响： 总结Ⅲ族氮化物LED技术进步对社会经济发展的深远影响，包括在能源效率提升、环境保护、产业升级、人民生活品质改善等方面的贡献。 通过本书的系统阐述，读者将能够全面、深入地理解Ⅲ族氮化物LED技术的最新进展、核心原理、关键挑战以及其在构建绿色、智能、高效的未来社会中所扮演的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计十分吸引人，简约而又充满科技感，深邃的蓝色背景搭配醒目的银色字体，让人一看便知其内容的专业性。从书名来看，它似乎深入探讨了III族氮化物在发光二极管（LED）技术中的应用，这无疑是当前照明和显示领域的核心技术之一。我个人对LED技术的发展历程和未来趋势一直抱有浓厚的兴趣，尤其是在绿色能源和节能减排日益受到重视的当下，高效发光材料的研究显得尤为重要。III族氮化物，如氮化镓（GaN）和氮化铟镓（InGaN），正是实现高亮度、高效率LED的关键。这本书或许会从基础的材料生长、器件结构设计，到具体的性能优化、失效机理分析，甚至是驱动电路和封装技术等各个环节进行全方位的解读。作为一名对此领域略有了解的读者，我期待书中能够提供一些前沿的理论知识和实验数据，帮助我更深入地理解III族氮化物LED的独特性质，以及它们如何在微缩化、集成化和智能化的大趋势下不断发展，例如在量子点LED、Micro LED等新型显示技术中的应用前景，或是其在高端照明、紫外LED、甚至功率器件领域的拓展。我希望这本书能够填补我在某些理论空白上的不足，提供一些启发性的见解，让我能更好地把握这一技术的发展脉络，甚至对其未来走向做出更准确的判断。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最深刻的感受是它为我打开了一个全新的视角，让我认识到III族氮化物LED技术背后蕴含的巨大创新潜力。我一直认为LED技术已经相当成熟，但这本书展示了该领域仍有巨大的探索空间。从材料的纯度控制、晶格缺陷的抑制，到PN结的形成和载流子注入效率的提升，每一步都充满了科学的挑战和技术的精妙。我尤其对书中关于量子效率滚降（Quantum Efficiency Roll-off）的详细分析感到印象深刻，这确实是高性能LED面临的一大难题，而作者似乎从多个角度对其成因进行了深入剖析，并可能提出了一些创新的解决方案。此外，关于不同波长LED的实现机制，例如蓝光、绿光和红光LED的掺杂技术和光谱调控，也让我受益匪浅。书中可能还涉及到了LED的可靠性问题，如长期工作下的亮度衰减、色温漂移等，这些都是实际应用中至关重要的考量因素。我猜测作者可能通过大量的实验数据和模拟结果，为读者提供了一个全面而深入的理解，让我能够更清晰地认识到III族氮化物LED技术在照明、显示、通信、甚至生物医学等领域的广泛应用前景，以及其在推动科技进步和产业升级方面所扮演的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体印象是极其扎实和详尽，每一章节都仿佛是一次严谨的学术研究的缩影。我尤其关注的是书中对于III族氮化物材料生长工艺的描述，比如MOCVD（金属有机化学气相沉积）和MBE（分子束外延）等技术的细节。我知道这些工艺的精确控制对于获得高质量的氮化物薄膜至关重要，直接影响到最终LED的性能。书中是否详细介绍了不同生长参数（如温度、压力、生长速率、前驱体浓度等）对材料形貌、晶体质量、掺杂浓度以及缺陷密度的影响？我希望能从中了解到如何通过优化生长条件来减少位错密度，提高载流子迁移率，从而提升LED的发光效率和器件寿命。此外，关于异质外延生长（heteroepitaxy）的挑战，比如在衬底材料（如蓝宝石、碳化硅、硅）上生长氮化物薄膜时产生的应力、裂纹等问题，也是我非常感兴趣的。我希望书中能提供一些针对这些难题的有效的缓解或解决策略，以及不同衬底材料在性能和成本上的权衡分析。我对书中可能包含的关于生长机理的理论模型和实验验证非常期待，这能帮助我从更根本的层面理解III族氮化物LED的物理本质。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排给我留下了深刻的印象，它似乎循序渐进地引导读者深入理解III族氮化物LED技术的复杂性。我特别欣赏书中对器件物理和性能表征部分的阐述。从PN结的形成、载流子注入、激子辐射复合，到光提取效率（light extraction efficiency, LEE）的提升策略，每一个环节都可能被细致地讲解。我猜想书中会详细介绍如何通过设计特殊的量子阱结构（如InGaN/GaN多量子阱）来控制发光波长和提高发光效率，以及如何利用光刻、刻蚀等微纳加工技术构建LED芯片的电极和结构。对于LED的性能表征，我希望书中能包含对光谱特性（如峰值波长、半高宽、显色指数）、光电特性（如伏安特性、效率-电流曲线、功率-电流曲线）以及可靠性测试（如老化测试、热阻测试）的详细说明和数据分析方法。此外，书中可能还会探讨如何通过表面粗化、侧壁刻蚀、荧光粉掺杂等技术来提高LED的光提取效率，这是实现高亮度LED的关键。我期待从中学习到如何通过科学的方法来评估和优化LED器件的各项性能指标，从而为LED的实际应用提供坚实的技术基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本技术手册，更可能是一份对III族氮化物LED技术发展历程和未来趋势的深刻洞察。我尤其关注的是书中对III族氮化物LED在各个应用领域中的具体案例分析。例如，它是否会详细介绍LED在照明领域的应用，包括其在固态照明（SSL）中如何取代传统的白炽灯和荧光灯，以及在智能照明、植物照明、医疗照明等细分市场的独特优势？在显示技术方面，书中是否会探讨III族氮化物LED在小间距LED显示屏、车载显示、AR/VR头戴设备等前沿领域的应用，以及如何通过提高像素密度、对比度和色彩饱和度来满足不断升级的市场需求？此外，书中是否还会涉及III族氮化物LED在非照明领域的应用，比如紫外LED在杀菌消毒、固化、光通信、以及精密制造中的作用？我希望这本书能够提供丰富的实例，展示III族氮化物LED技术是如何从实验室走向广泛的商业化应用，以及其在各个领域所带来的颠覆性变革。我对书中可能包含的对未来技术发展方向的预测，比如如何进一步提高LED的能源效率、延长使用寿命，以及降低生产成本等，也充满了期待，这对于我把握行业脉搏，做出更明智的决策具有重要意义。