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带隙能量和发射波长

1960
Semiconductor analysis in solid state physics with LED light emission.

(图片仅供参考)

由……发出的光的颜色 发光二极管 半导体的带隙能量 (Eg) 决定了其发光特性。发射光子的能量近似等于 Eg。根据普朗克-爱因斯坦关系式 Eg ≈ hf = hc/λ,该能量与光的波长 (λ) 成反比。通过合金设计,可以精确调节带隙,从而产生不同的颜色。

控制LED颜色的能力是量子力学和固态物理学的直接应用。半导体中价带和导带之间的能量差被称为“带隙”。电子要与空穴复合并发射光子,就必须跃迁到这个带隙中。因此,发射光子的能量与带隙的大小密切相关。

科学家可以通过制造化合物半导体合金来“调控”带隙。例如,在砷化镓磷(GaAsP)中,可以通过改变砷与磷的比例来改变带隙,从而调节发光颜色,使其从红外(纯GaAs)到红色。类似地,氮化铟镓(InGaN)合金用于制造蓝色、绿色和青色LED,其中铟与镓的比例决定了具体的颜色。这种对材料成分的精确控制使得制造覆盖整个可见光谱以及红外和紫外波段的LED成为可能,而这在以往的照明技术中是无法实现的。

UNESCO Nomenclature: 2211
- 固体物理学

类型

物理特性

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 普朗克关系式(e=hf)
  • 爱因斯坦关于光电效应的研究
  • 半导体晶体生长技术(如外延生长)的发展
  • 费利克斯·布洛赫等人发展了固体能带理论

应用程序

  • 电视和显示器的RGB显示屏
  • 具有特定光谱的园艺植物生长灯
  • 多色指示灯
  • 汽车内饰和外饰照明
  • 医用光疗设备

专利:

NA

潜在创新理念

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相关领域:带隙、波长、光子能量、半导体合金、普朗克-爱因斯坦关系、颜色调谐、量子力学、氮化镓、砷化镓、光电子学。

历史背景

带隙能量和发射波长

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1963

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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