氮化鎵基LED和激光器研究

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1、氮化鎵基LED和激光器研究歷史、發(fā)展和應(yīng)用—2014年諾貝爾物理學(xué)獎解讀劉建平孫錢中科院蘇州納米所2014年10月16日2014年諾貝爾物理學(xué)獎SINANO獲獎理由：發(fā)明了高效藍光LED，使高亮度、節(jié)能白光源成為現(xiàn)實從藍光到白光SINANO1.RGB三種芯片直接獲得白光LED2.藍光LED+黃光熒光粉白光LED半導(dǎo)體照明將替代傳統(tǒng)照明光源SINANO照明光源的發(fā)展SINANO相比于其他光源，LED燈效率更高，不含汞。世界上大約四分之一的電力消耗用于照明，因此高效節(jié)能的LED燈更環(huán)保。Akasaki------高質(zhì)量GaN以及P

2、型GaN的先驅(qū)1929年出生于鹿兒島縣知覽町1946年鹿兒島縣立第二鹿兒島初中畢業(yè)；1952年畢業(yè)于京都大學(xué)理學(xué)部；1959年-1963年名古屋大學(xué)助手，講師，助教授一職；1964年在名古屋大學(xué)獲得博士學(xué)位；1964年就任松下電器產(chǎn)業(yè)東京研究所基礎(chǔ)研究室長；1981年起任名古屋大學(xué)教授；1992年起任日本名城大學(xué)教授現(xiàn)任日本名城大學(xué)終身教授、名古屋大學(xué)特聘教授Amano-----高質(zhì)量GaN以及P型GaN的先驅(qū)1960年靜岡縣濱松市出生1983年名古屋大學(xué)工學(xué)部電子工學(xué)科畢業(yè)1988年名古屋大學(xué)博士課程結(jié)束1988年名古屋大學(xué)

3、助手1989年取得名古屋大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位1992年名城大學(xué)理工學(xué)部講師1998年名城大學(xué)助教授2002年名城大學(xué)教授2010年名古屋大學(xué)教授Nakamura---藍光LED和LD發(fā)明者1954年，出生于日本愛媛縣伊方町；1977年，德島大學(xué)工學(xué)院電子工程學(xué)士畢業(yè)；1979年，德島大學(xué)電子工程碩士學(xué)位畢業(yè)，同年進入日亞化學(xué)(Nichia)；；1988-89年美國佛羅里達大學(xué)電子工學(xué)部留學(xué)1989-99年，開始研究基于三族氮材料的藍光LED；開發(fā)了藍色LED；研發(fā)藍色LD，InGaN/GaN半導(dǎo)體激光的室溫脈沖振蕩實現(xiàn)；開發(fā)出紫外

4、LED；1994年，日本德島大學(xué)“InGaN高亮度LED青色関研究”獲得電氣工程博士學(xué)位；2000年，任美國加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校教授提綱SINANO?藍光LED早期研究歷史(SiC，ZnSe，GaN)?GaN材料的突破?GaN基LED和激光器的突破?GaN基LED和激光器的應(yīng)用?納米所開展的相關(guān)工作GaN基材料的基本性能SINANOAlN0.26.05.0UVm)MgS4.00.3ZnSMgSeGaN0.43.0GapEnergy(eV)-SiCZnSeAlP0.5GaPAlAs0.62.0ConventionalVis

5、ibleμWavelength(BandInNGaAsInP0.81.0OpticalCommunication1.0IR1.51.3μm~1.55μmRecentreportedInNInAs0.30.40.50.6LatticeParameter（nm）最早的電注入光發(fā)射固態(tài)器件SINANOLED的理論基礎(chǔ)SINANOp型n型20世紀40-50年代，建立了半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)、p-n結(jié)和輻射復(fù)合理論第一只可見光LED（LD）SINANO?直接帶隙半導(dǎo)體GaAsPp-n結(jié)?開啟了半導(dǎo)體在照明和顯示中應(yīng)用的可能性NickHolony

6、ak,Jr.et.al.,AppliedPhysicsLetter1,82(1962)GECorporation異質(zhì)結(jié)SINANO1963年俄羅斯科學(xué)家澤羅斯·阿爾費羅夫（ZhoresI.Alferov）、美國科學(xué)家赫伯特·克勒默（HerbertKroemer）提出異質(zhì)結(jié)，獲2000年諾貝爾物理獎GaNLED早期研究SINANO?1968年RCA公司的HerbertMaruska、EdMiller、JacquesPankove為了研制藍光LED，開始研究在藍寶石襯底上生長GaN薄膜，采用HVPE方法成功制備了單晶GaN薄膜?1

7、969-1972年，采用Zn和Mg摻雜劑，試圖獲得p型GaN，但沒成功；制備了MIS結(jié)構(gòu)的藍光LED，電光轉(zhuǎn)化效率低于0.01%?1975年左右，由于進展緩慢，許多研究組終止了GaNLED研究立方相GaNp-n結(jié)LEDSINANO?1998年，在國際上率先研制出立方相GaNLED?制備工藝技術(shù)轉(zhuǎn)移到深圳方大公司H.Yanget.al.,Appl.Phys.Lett.74,2498(1999)ZnSe基材料SINANO?1980年代，為了研制藍光激光器，很多大科技公司開展了與GaAs晶格匹配的ZnSe基材料研究?1990年，3M

8、和佛羅里達大學(xué)合作實現(xiàn)了ZnSe的p型摻雜?1991年，3M公司實現(xiàn)77K下脈沖激射?1993年，索尼實現(xiàn)了室溫連續(xù)激射ZnSe基材料的問題SINANO?激光器壽命小于100小時?工作過程中，缺陷增殖CourtesyofProf.IkedaofSonyCorporation提