2）薄膜发光材料
薄膜发光材料发光机理和粉末材料基本相 同
但薄膜材料可以在高频电压下工作，发光 亮度也较高
常用薄膜电致发光材料
ZnS:Mn----发黄光 ZnS:Tb----发绿光 ZnS:Mn-----发蓝光
8.2.3 阴极射线发光材料
阴极射线管是将电信号转换成光学图像的电子束 管，常见的彩色电视显像管
电致发光材料分为粉末发光材料和薄膜发 光材料
1）粉末发光材料
半导体粉末发光材料的发光特性主要由一 线特殊杂质作为激活剂和共激活剂所决定 的
ZnS粉末，常用Cu作为激活剂；Al，Ga，In 等作为共激活剂
常用的电致发光粉末材料
ZnS:Mn,Cu----发黄光 ZnS:Ag----发蓝光 ZnS:Cd,Ag----发红、绿光
基于紫外光LED，通 过三基色粉，组合成 为白光
基于蓝光LED，通过 黄色荧光粉激发出黄 光，组合成为白光
Eg
h
h
Ge： Eg＝0.67 eV GaP：Eg＝2.25 eV GaN：Eg＝3.4 eV
红光 绿光 蓝光
日亚公司1994年首创用MOCVD制 备了GaN LED
市场分布分析
按全球LED市场划分， 目前市场主要集中在 日本、美国、欧洲等 发达国家和地区，仅 日本、美国市场就占 到全球的60％以上。
产生激光的条件
1. 形成粒子数反转，使受激辐射占优势
2. 具有共振腔以实现光量子放大
3. 外界输入能量至少要达到阈值，使激光管 的增益至少等于损耗
GaAs基 InP基 GaN基 GaSb基
LD材料
8.2 半导体显示材料
发光二极管（LED） 电致发光显示
8.2.1 发光二极管 LED
到2007年 30%的白炽灯 被置换为半导体照明灯
欧盟彩虹计划
应用半导体照明实现： 高效 节能 不使用有害环境的材料 模拟自然光
韩国“固态”照明计划
2004年-2008年韩国政府计 划投入1亿美元，企业提供 30%配套资金，近期开始 实施，预计2008年LED的 发光效率达到80lm/W
它的光电转换是通过其中的荧光屏来实现的；
所用蓝粉和绿粉以ZnS为主
8.3 太阳能电池材料
Si电池材料 化合物半导体材料
8.3.1 Si电池材料
单晶Si电池 多晶硅电池 带状硅电池 薄膜硅电池材料
8.3.2 化合物半导体材料
CuInSe2电池 CdTe电池； GaAs电池 GaSb电池
关于半导体光电子材 料
电子器件和光电子器件应用是半导体材料 最重要的两大应用领域
半导体材料Si，GaAs和GaN，InP等既是重 要的电子材料，也是重要的光电子材料
8.1 半导体激光材料
1962年，GaAs激光二极管的问世，作为半 导体光电子学的开端。
激光的激射波长取决于材料的带隙，且只 有具有直接带隙的材料才能产生光辐射， 它使注入的电子－空穴自己发生辐射复合 以得到较高的电光转化效率
高容量蓝光DVD、激光打 印和显示、军事领域等
LED照明的优点
发光效率高，节省能源 耗电量为同等亮度白炽灯的 10%-20%，荧光灯的
1/2。 绿色环保 冷光源，不易破碎，没有电磁干扰，产生废物少 寿命长 寿命可达10万小时 固体光源、体积小、重量轻、方向性好 单个单元尺寸只有3~5mm 响应速度快，并可以耐各种恶劣条件 低电压、小电流
2003年全球GaN基LED芯片产量
按应用领域划分，目前，高亮度LED主要用途及市场有显示 器背光源（如手机、PDA）、标志（如户外显示）、景观照 明、汽车、电子设备、交通信号灯及照明等。
8.2.2 电致发光材料
电致发光又称为场致发光，与LED的低电 场结型发光相比，是一种高电场作用下发 光。
发光二极管Light-Emitting Diode 是由数层很薄的掺 杂半导体材料制成。
当通过正向电流时，n区 电子获得能量越过PN结 的禁带与p区的空穴复合 以光的形式释放出能量。
LED应用
半导体白光照明 车内照明 交通信号灯 装饰灯 大屏幕全彩色显示系统 太阳能照明系统 其他照明领域 紫外、蓝光激光器
半导体照明是21世纪最具发展前景 的高技术领域之一
地区＼条件·效益
条件
能源节约
降低二氧化碳排放
美国 日本
5％白炽灯及55％日光灯被 每年节省350亿美元电 每年减少7.55亿吨二氧
白光LED取代
费。
化碳排放量。
100％白炽灯被白光LED取 代
可少建1-2座核电厂。
每年节省10亿公升以上 的原油消耗。
台湾
25％白炽灯及100％日光灯 节省110亿度电，约合
被白光LED取代
1座核电厂发电量。
美国半导体照明计划
日本21世纪照明计划
从2000年起国家投资5亿美 元
到2010年 55%的白炽灯和 荧光灯被半导体灯取代
每年节电达350亿美元
2015年形成每年500亿美元 的半导体照明产业市场
投入资金50亿日元
中国专家的呼吁
我国有近百名专家（两院院士）联名向国务院 呼吁，以三峡工程的5%费用，支持我国的半导 体照明产业。
国家启动国家半导体照明工程
用5-10年的时间的努力，1/3照明应用半导体照 明，每年可以节约的电量1000亿度，多于一个 三峡水电站的发电量（800亿度）
高亮度白光LED的实现
通过红、绿、蓝三种 LED组合成为白光
2.2020