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 第三代半导体的光致发光光谱丈量


 甚么是第三代半导体?

 

 半导体财产成长至今履历了三个阶段:硅资料,砷化镓资料,再到以氮化镓、碳化硅为代表的宽禁带半导体(Wide bandgap semiconductor)。

第一代半导体资料以硅为代表,激起了集成电路(IC)为焦点的微电子范畴敏捷成长。第二代半导体资料以砷化镓为代表,使半导体资料的利用进入光电子范畴,特别是在红外激光器和高亮度的红光二极管等方面。第三代半导体资料的鼓起,则因此氮化镓(GaN)资料p 型搀杂的冲破为出发点,以高亮度蓝光发光二极管(LED)和蓝光激光器(LD)的研制胜利为标记,包罗氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、金刚石等宽禁带资料。

 

 几种典范的宽禁带半导体资料

第三代半导体有哪些上风?

第三代半导体与前两代半导体大的区分是禁带宽度更宽,能够或许逾越从 0.7-6.2eV,以是咱们又称之为宽禁带半导体资料。其具备高击穿电场、高饱和电子速率、高热导率、高电子密度、高迁徙率等特色,慢慢遭到正视。

典范半导体资料特征参数对照

最为典范的三族氮化物今朝首要用于发光,经由进程转变资料的组分,其发射波长能够或许笼盖从紫外到红外。

三族氮化物中的俊彦——氮化镓,带隙3.4eV,在高功率、高速的光电元件中已有利用,今朝商用蓝光GaN 芯片已做到很是成熟,能够或许做到80%以上的效力。和紫光(405nm)激光大批利用。

GaN LED 芯片的发光道理及布局表示图

2014 年10 月7 日,赤崎勇、天野浩和中村修二(名字从左到右别离对应)因发现“高效蓝色发光二极管”而取得2014 年诺贝尔物理学奖。

第三代半导体的光致发光光谱丈量

光致发光光谱界说为当一束光子能量充足高(大于半导体资料的禁带宽度Eg)的激光入射到半导体资料上,会将价带的电子激起到导带,从而在该资料中发生大批的电子空穴对,构成非均衡载流子。这些非均衡载流子随即经由进程各类散射进程疾速弛豫到响应能带的底部,最初发生复合发生荧光。收罗该复合发光的光谱即称为光致发光光谱。

PL 进程现实上是电子从较高能级向较低能级跃迁的进程中开释出光子,开释出的光子能量由这些凹凸能级的能量差来决议,其揭露了资料外部能级地位。

PL 丈量有以下几种表征体例及意思:

● 室温PL 丈量首要能够或许阐发资料的带边发光和缺点发光,和资料外表的平均性阐发。

● 高温PL 首要阐发资料的发光特征如檀越、受主发光,深能级或浅能级缺点发光。

● 变温PL 能够或许按照光谱随温度变更趋向来进一步指认发光峰的性子。

● 变功率PL 则按照转变注入载流子浓度来阐发资料的性子。

● 时候分辩光致发光(TRPL),包罗时候分辩发射光谱和荧光寿命衰减曲线两种,用于领会载流子弛豫进程,偶然候载流子的空间分散也会表现在时候分辩光谱中。

已搭建的客户案例




全新设想及一站式处理计划

(1)全新900 系列稳态瞬态荧光光谱仪

以氙灯作为主机激起光源完成发光资料荧光光谱丈量,现搭配266nm、325nm 等紫外激光器耦合,完成宽禁带半导体的PL 丈量,发光资料的荧光光谱丈量两不误。

(2)纯真激光器激起的PL 测试体系,266nm、325nm 等紫外激光器可选
(3)显微PL 丈量体系:处理弱旌旗灯号、微区光谱、PL mapping、拉曼光谱表征的丈量诉求
 
 
(4)轻松选配件,安心做尝试
 

紫外激光器选件: 日本Kimmon 厂家的325nm He-Cd 激光器,功率35mW,不只仅是激光器自身,另有优良的激光芒纯化滤光片、高通滤光片配套。

紫外激光器选件:德国 CryLas 厂家的266nm 固体激光器,一样搭配优良激光芒纯化滤光片,高通滤光片配套。

变功率 PL 丈量选件:以色列Ophir 厂家PD300-UV 激光功率计及Vega 表头,功率计行业标杆,到场国际激光功率规范拟定,前锋科技代办署理。

高温变温 PL 丈量选件:英国Oxford 厂家3-300K 闭环制冷机(配套包罗冷头、紧缩机、水冷机、份子泵)