{RT}Ⅲ族氮化物發光二極管技術及其應用-李晉閩,王軍喜,劉喆 科學齣版社 9787030 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李晉閩，王軍喜，劉喆 著

圖書標籤:

• 氮化物發光二極管
• GaN
• LED
• 半導體照明
• 材料科學
• 光電子技術
• 照明工程
• 科學齣版社
• 李晉閩
• 王軍喜

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030472649

商品編碼：29739934876

包裝：圓脊精裝

齣版時間：2016-05-01

圖書基本信息
圖書名稱	Ⅲ族氮化物發光二極管技術及其應用	作者	李晉閩,王軍喜,劉喆
定價	148.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030472649	齣版日期	2016-05-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	圓脊精裝

內容簡介

本書以作者及其研究團隊多年的研究成果為基礎，係統地介紹瞭Ⅲ族氮化物發光二極管的材料外延、芯片製作、器件封裝和係統應用，內容集學術性與實用性為一體。全書共12章，內容包括：Ⅲ族氮化物LED的基本原理、材料性質及外延生長理論，InGaN/GaN多量子阱材料及藍、綠光LED，AlGaN/GaN多量子阱材料及紫外LED，Ⅲ族氮化物LED量子效率提升技術、關鍵製備工藝、封裝技術及可靠性分析，LED的應用，後介紹瞭當前氮化物LED的一些研究前沿和熱點。

作者簡介

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目錄

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編輯推薦

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文摘

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序言

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固態照明的未來：III族氮化物半導體材料的探索與革新 引言 在日新月異的科技浪潮中，照明技術正經曆著一場深刻的變革。從白熾燈的溫和輝光到熒光燈的節能高效，再到如今的LED（發光二極管）時代，人類對光的追求從未停止。而在這場變革中，III族氮化物半導體材料，尤其是以氮化鎵（GaN）為代錶的材料體係，正以前所未有的速度和廣度，驅動著固態照明技術的飛躍式發展。它們不僅是實現高效、長壽命、色彩豐富的LED光源的基石，更在激光器、探測器等領域展現齣巨大的潛力，預示著一個更加智能、節能、可持續的光明未來。 本書將帶領讀者深入探索III族氮化物半導體材料的奧秘，從其基礎物理特性齣發，逐步深入到材料生長、器件製造、以及在照明及相關領域的廣泛應用。我們旨在提供一個全麵而詳盡的視角，揭示這一前沿材料體係如何從實驗室走嚮工業化生産，如何改變我們的生活方式，以及未來可能帶來的顛覆性影響。 第一章：III族氮化物半導體材料的基礎理論與特性 本章將為讀者構建起理解III族氮化物材料的關鍵知識框架。我們將首先介紹III族氮化物半導體傢族的主要成員，如氮化鎵（GaN）、氮化鋩（InN）、氮化鋁（AlN）及其固溶體（如InGaN、AlGaN、AlInGaN等）。重點闡述這些材料獨特的晶體結構，特彆是其縴鋅礦（wurtzite）結構的特點，以及為何這種結構賦予瞭它們優異的光電特性。 我們將深入探討III族氮化物的電子能帶結構，包括其直接帶隙的性質，這是實現高效光發射的根本原因。詳細分析在不同組分比例下，InGaN固溶體帶隙的連續變化，從而解釋為何能夠實現從紫外到可見光甚至近紅外區域的光發射。同時，我們還將討論載流子輸運特性，包括高電子遷移率和飽和速度，這些特性對於高頻和高功率器件的設計至關重要。 此外，本章將深入研究III族氮化物材料的極化效應，包括本徵極化和壓電極化。重點解釋這些極化效應如何導緻巨大的內建電場，從而影響載流子復閤效率，並深入分析其在LED器件中的“量子限製斯塔剋效應”（QCSE）。理解這些基礎物理特性，是後續理解材料生長、器件設計與性能優化的前提。 第二章：III族氮化物材料的生長與製備技術 實現III族氮化物高性能器件的關鍵在於高質量材料的製備。本章將詳細介紹目前主流的III族氮化物外延生長技術，包括金屬有機化學氣相外延（MOCVD）和分子束外延（MBE）。我們將深入剖析MOCVD技術的工藝流程、關鍵生長參數（如溫度、壓力、氣體流量、前驅體選擇等）對材料質量的影響，以及如何通過優化生長條件來獲得低缺陷密度、高均勻度的氮化物薄膜。 對於MBE技術，我們將介紹其獨特的生長機理、優勢與劣勢，以及在特定應用場景下的適用性。同時，本章還將重點關注襯底材料的選擇與製備。由於III族氮化物晶體與常用襯底（如藍寶石、碳化矽）之間存在較大的晶格失配和熱失配，我們將詳細討論如何通過緩衝層技術（如低溫氮化鋁緩衝層、AlGaN/GaN超晶格緩衝層）來抑製位錯的産生，提高外延層的結晶質量。 此外，本章還將涵蓋III族氮化物材料的摻雜技術，包括n型摻雜（如矽摻雜）和p型摻雜（如鎂摻雜）。重點分析p型摻雜的挑戰，如鎂的激活問題，以及通過後處理技術（如退火、電子束輻照）來提高p型摻雜的濃度和導電性。我們將討論如何通過精確控製摻雜濃度和分布，來優化pn結的電學性能，為高效發光器件的構建奠定基礎。 第三章：III族氮化物發光二極管（LED）的器件結構與工作原理 本章將聚焦於III族氮化物在LED領域的應用，詳細解析LED器件的結構、工作原理以及關鍵的性能參數。我們將首先介紹典型的GaN基LED器件結構，包括襯底、緩衝層、n型GaN層、發光層（通常是InGaN/GaN多量子阱結構）、p型AlGaN電子阻擋層、p型GaN層以及接觸層。 重點深入講解多量子阱（MQW）結構的發光機理。解釋載流子如何被注入到量子阱中，以及量子限製效應如何影響電子-空穴復閤過程。我們將詳細分析InGaN組分、量子阱寬度、壘層厚度以及量子阱數量等因素對發光波長、量子效率以及器件性能的影響。 此外，本章還將詳細討論LED器件中的能量損耗機製，包括非輻射復閤、俄歇復閤、缺陷輔助俄歇復閤以及漏電等。重點分析“量子限製斯塔剋效應”（QCSE）如何導緻載流子在量子阱中分離，降低輻射復閤效率，並探討通過優化器件結構（如采用無極化設計、插入超晶格勢壘等）來抑製QCSE的策略。 我們將介紹衡量LED性能的關鍵參數，如外量子效率（EQE）、電流密度、光通量、顯色指數（CRI）以及色溫等。通過對這些參數的深入理解，讀者將能夠更好地評估和比較不同LED器件的設計和性能。 第四章：III族氮化物LED的發光機製與顔色調控 要實現全彩LED顯示，精確控製LED的發光顔色至關重要。本章將深入探討III族氮化物LED的發光機製，並詳細闡述實現不同顔色（從紫外、藍光、綠光、黃光到紅光）的策略。 我們將從第一性原理齣發，解釋InGaN閤金中，隨著In含量的增加，帶隙能量減小，導緻發光波長紅移。深入分析In組分的非均勻分布（即“In納米團簇”）對發光特性的影響，以及如何通過優化生長工藝來控製In組分的均勻性，從而實現穩定、窄帶的發射。 對於實現綠光及更長波長的LED，我們將重點討論其麵臨的挑戰，如In組分過高導緻的材料質量下降、In偏析效應以及嚴重的QCSE。我們將介紹目前用於解決這些挑戰的先進技術，例如： 超晶格結構： 通過引入超晶格結構，可以有效緩解In組分過高帶來的材料問題，並改善載流子注入和復閤效率。 寬帶隙勢壘材料： 使用AlGaN等寬帶隙材料作為勢壘層，可以有效抑製電子溢齣，提高激子形成效率，從而提升發光效率。 紅移機製的探索： 除瞭In組分，我們還將探討其他可能影響發光波長的因素，如應力、量子限製效應的調控等。 新型發光材料： 介紹對新材料體係（如AlInGaN）的研究進展，以及其在實現特定波長發光方麵的潛力。 本書還將探討如何通過多顆不同顔色的LED芯片集成，實現白光LED的製造。我們將詳細介紹兩種主要的白光LED製造技術： 熒光粉轉換技術： 解釋如何利用藍光或紫外LED芯片激發不同顔色的熒光粉（如YAG:Ce3+、矽酸鹽熒光粉、氮化物熒光粉等）産生黃色、綠色、紅色光，與藍色光混閤形成白光。我們將討論不同熒光粉的特性、激發-發射光譜，以及如何通過熒光粉的組閤與配比來調控白光的色溫和顯色指數。 RGB三基色集成技術： 介紹將紅、綠、藍三色LED芯片直接集成在一個封裝中，通過調節各色LED的輸齣亮度來産生各種顔色的白光，以及實現全彩色顯示的原理。 第五章：III族氮化物LED在照明領域的應用與發展 本章將深入探討III族氮化物LED在現代照明領域的廣泛應用，以及其所帶來的顛覆性變革。我們將從通用照明齣發，詳細闡述LED照明相對於傳統照明的優勢，包括： 高能效： 顯著降低能源消耗，為節能減排做齣貢獻。 長壽命： 大幅延長燈具使用壽命，減少維護成本。 環保性： 不含汞等有害物質，更加符閤環保要求。 設計靈活性： 尺寸小巧，易於集成，為創新燈具設計提供可能。 快速響應與調光： 瞬時點亮，易於實現無閃爍調光，提供更舒適的照明體驗。 我們將詳細分析LED照明在各個細分領域的應用，例如： 室內照明： 居傢、辦公、商業場所等，重點關注LED燈具的光效、顯色性、色溫可調性以及智能控製。 室外照明： 道路照明、景觀照明、公共區域照明，強調LED的耐候性、可靠性以及節能優勢。 特種照明： 植物照明（光譜可調）、醫療照明（殺菌、輔助診斷）、以及用於特殊場景的功能性照明。 此外，本章還將探討LED照明技術的最新發展趨勢，包括： 高功率LED： 滿足大功率照明需求，如體育場館、工業照明等。 集成化與智能化： 將LED芯片與驅動電路、控製係統集成，實現智能化照明，例如與物聯網（IoT）技術的結閤，實現遠程控製、場景模式設置、人體感應等功能。 新型封裝技術： 提高LED的光提取效率、散熱性能和可靠性。 對人體視覺健康的影響： 討論LED照明中藍光輻射的潛在影響，以及如何通過技術手段（如優化光譜、減少藍光溢齣）來改善照明的健康性。 第六章：III族氮化物在其他光電器件領域的應用潛力 III族氮化物半導體材料的優異特性，使其在LED之外的其他光電器件領域也展現齣巨大的應用潛力。本章將對這些前沿應用進行深入探討。 1. III族氮化物紫外LED與激光器： 紫外LED： GaN基紫外LED（UV-LED）能夠發射200nm至400nm範圍內的紫外光。我們將詳細介紹其在殺菌消毒（如飲用水淨化、空氣消毒、醫療設備滅菌）、固化（如UV膠水、油墨）、防僞檢測、以及熒光激發等領域的應用。重點分析UV-LED相較於傳統紫外光源（如汞燈）的優勢，包括體積小、壽命長、能耗低、無汞環保等。 紫外激光器： GaN基紫外激光器是實現高功率、窄帶寬紫外光源的關鍵技術。我們將探討其在材料加工、光譜分析、光通信、以及生物醫學成像等領域的潛在應用。 2. III族氮化物光電探測器： 紫外探測器： GaN基紫外探測器在光通信、火焰探測、大氣監測、以及空間科學等領域具有重要應用。我們將分析其工作原理、性能特點（如高靈敏度、寬光譜響應、耐高溫等），以及與其他半導體材料探測器（如Si、InGaAs）的比較。 可見光和紅外探測器： 雖然GaN基材料在可見光和紅外探測領域的研究相對較少，但隨著材料體係的不斷拓展和器件結構的優化，其在這些領域的應用潛力也值得關注。 3. III族氮化物在電力電子領域的應用： 高電子遷移率晶體管（HEMT）： GaN基HEMT因其高擊穿電壓、高電子遷移率和高截止頻率，在射頻功率放大器、開關器件等領域已得到廣泛應用。我們將簡要介紹其基本結構和優勢，以及在通信、雷達、電源管理等領域的應用前景。雖然本節並非聚焦於光電器件，但HEMT的高速開關特性對驅動LED和激光器等光電器件的性能至關重要，具有相關的技術聯係。 4. III族氮化物在其他新興領域的探索： 固態激光雷達（LiDAR）： GaN基激光器在開發更小巧、更經濟、更高性能的LiDAR係統方麵具有巨大潛力，尤其是在自動駕駛領域。 光通信： GaN基器件在光通信係統中的應用，如高速調製器和探測器。 光電集成： III族氮化物與其他半導體材料（如Si、SOI）的集成，實現更復雜、更強大的光電器件。 結論 III族氮化物半導體材料以其獨特的光電特性，正在深刻地改變著我們對光和電的認知與利用方式。從照亮我們生活空間的LED燈具，到驅動信息時代的高速電子器件，再到展望未來的智能感應係統，GaN及其相關材料的研究與應用，無疑是當代半導體科技領域最激動人心的篇章之一。 本書旨在通過係統性的梳理和深入的分析，為讀者呈現III族氮化物技術的全景圖。我們希望本書能夠激發讀者對這一前沿領域的興趣，為相關領域的研究人員、工程師、學生以及任何對科技創新充滿好奇心的讀者，提供有價值的參考和啓示。隨著技術的不斷進步和應用的持續拓展，III族氮化物材料必將在未來的科技發展中扮演更加重要的角色，為人類創造更加光明、高效、可持續的未來。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書的編撰質量極高，體現瞭作者團隊深厚的學術積澱和嚴謹的治學態度。它的語言風格是那種沉穩、內斂，但信息密度極高的類型，適閤需要精確信息的專業人士。書中的引文和注釋體係也相當完善，為需要進一步深入研究特定子領域的讀者提供瞭清晰的指引路徑，這使得它具備瞭很高的學術參考價值。我特彆欣賞它對技術細節的坦誠——既展示瞭氮化物LED的輝煌成就，也毫不避諱地指齣瞭當前壽命、效率和成本控製上麵臨的挑戰。這種平衡的視角，反而增加瞭書籍的可信度。它不誇大成果，而是腳踏實地地展示瞭實現高性能光電器件所必須跨越的層層技術障礙。對於任何一個希望在這個高精尖領域做齣實質性貢獻的人來說，這本書都應該被視為案頭必備的參考工具書，其價值絕非短期閱讀所能完全體現，而需要在長期的研發工作中反復查閱和印證。

評分☆☆☆☆☆

從閱讀的流暢度和整體的可讀性角度來看，這本書的編排非常用心。它似乎預設瞭一個擁有一定基礎，但渴望係統化學習的讀者群體。第一部分奠定的理論基礎厚重而不晦澀，後續章節則自然而然地將理論模型應用於實際器件的設計與優化之中，過渡得非常平滑。特彆是對新型發光機製的介紹部分，作者在保證科學準確性的同時，避免瞭過多的數學推導陷阱，而是聚焦於概念的清晰傳達。我注意到，書中多次使用瞭對比圖錶和流程圖，極大地幫助瞭理解那些抽象的物理過程，比如異質結的能帶結構對激子限製效率的影響，通過圖形化展示，瞬間就變得直觀明瞭。我甚至覺得，如果能將書中的一些關鍵實驗流程設計成可供操作的腳本，那它就不僅僅是一本理論著作，而是一套完整的技術培訓手冊瞭。這種將深度理論與實用方法論緊密結閤的寫作手法，是很多專業書籍所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，我認為很大程度上體現在其對工程實踐的指導意義上。讀到涉及器件結構優化和失效分析的部分時，我深切感受到作者團隊在實際工作中積纍的寶貴經驗。很多我們私下討論卻難以找到權威佐證的“經驗之談”，在這裏都能找到嚴謹的理論支撐和實驗數據的佐證。例如，書中對鈍化層選擇的探討，不僅僅給齣瞭幾種常見的材料，更是結閤實際的溫度循環和長期工作狀態，分析瞭它們在界麵態密度控製上的優劣，這種“知其然並知其所以然”的闡述，對於我們進行産品可靠性設計至關重要。以往參考的文獻多是零散的、側重於單點突破的，而這本書的結構就像一張精密的路綫圖，將從材料製備到最終封裝測試的每一個環節都串聯起來，清晰地展示瞭技術鏈條上的薄弱環節和潛在的優化空間。這對於我這種需要將實驗室成果轉化為量産産品的研發人員來說，簡直是一部實用的“抗錯指南”。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到“醍醐灌頂”的，或許是它對未來發展趨勢的洞察力。在對現有技術瓶頸進行剖析時，作者並沒有停留在抱怨睏難的層麵，而是前瞻性地指齣瞭幾個極具潛力的研究方嚮，特彆是關於深紫外和紅外波段氮化物器件的探索，這些內容讀起來讓人對這個領域未來的突破充滿期待。它所呈現的不僅僅是當前技術的“快照”，更像是一幅正在繪製中的“技術藍圖”。作者們對前沿文獻的把握非常敏銳，能夠將最新的、尚未形成主流的學術觀點融入到整體的框架中，讓讀者在學習經典知識的同時，也對尚未解決的挑戰保持清醒的認識。這種“立足當下，著眼未來”的視角，對於鼓勵年輕一代科研人員投身到更有挑戰性的課題中去，無疑具有積極的引導作用。讀完後，我的研究思路似乎一下子開闊瞭許多，感覺自己不再隻是局限於手頭的項目，而是站在瞭整個學科前沿的交叉路口。

評分☆☆☆☆☆

初捧此書，我被那深邃的封麵設計所吸引，那種將復雜的科學概念以近乎藝術化的方式呈現齣來的功力，著實令人贊嘆。盡管我並非半導體物理的科班齣身，但書中對Ⅲ族氮化物這一新興領域的係統梳理，卻如同為我打開瞭一扇通往微觀世界的大門。作者們顯然在這方麵浸淫多年，文字之間流露齣一種對基礎理論的深刻洞察力，尤其是在描述材料生長機製和載流子輸運過程時，那種邏輯的嚴密性和細節的把控，讓人感覺作者不是在“解釋”知識，而是在“構建”一個完整的認知體係。我特彆欣賞其中對於不同晶型結構對器件性能影響的對比分析，它不僅僅停留在錶麵的參數羅列，而是深入挖掘瞭物理本質上的差異。對於想要跨界瞭解這個高技術領域，或者希望夯實自己基礎理論的工程師和研究生來說，這本書無疑提供瞭一個極其紮實、且富有啓發性的起點。它沒有采取那種過於教科書式的枯燥敘述，反而多瞭一些探索的樂趣，仿佛在引導讀者一同走過研發過程中的每一個關鍵節點，去體會那些看似微小的工藝調整如何引發宏觀性能的巨大飛躍。