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第1章 发光二极管发展历史与半导体概念1

1.1 发光二极管发展历史2

1.2 半导体概念7

1.2.1 能带7

1.2.2 本征半导体9

1.2.3 掺杂半导体11

1.2.4 简并半导体13

1.2.5 外加电场下的能带图14

1.3 直接和非直接能隙半导体15

1.4 PN结理论18

1.4.1 无外加偏压（开路）18

1.4.2 正向偏压20

1.4.3 反向偏压25

1.4.4 空乏层电容27

1.4.5 复合生命27

1.5 PN结能带图29

1.5.1 无外加偏压（开路）29

1.5.2 正向和反向偏压30

习题31

参考文献31

第2章 发光二极管原理32

2.1 发光二极管（Light Emitting Diodes）33

2.1.1 原理33

2.1.2 组件结构33

2.1.3 LED材料34

2.1.4 异质结高强度LEDs38

2.1.5 LED特性40

2.2 辐射复合的理论42

2.2.1 辐射复合的量子力学模型42

2.2.2 van Roosbroeck-Shockley模型44

2.2.3 温度和掺杂浓度对复合的影响47

2.2.4 Einstein模型49

2.3 LED的电性介绍49

2.3.1 二极管的电流-电压特性50

2.3.2 理想与实际二极管I-V特性53

2.3.3 寄生电阻的量测与估算55

2.3.4 发光二极管的辐射光子能量56

2.3.5 同质PN结二极管的载子分布56

2.3.6 异质PN结二极管的载子分布57

2.3.7 异质结构对组件电阻的影响58

2.3.8 双异质结构中的载子损耗机制60

2.3.9 双异质结构的载子溢流现象61

2.3.10 电子阻挡层的影响62

2.3.11 发光二极管驱动电压63

2.4 LED的光学特性介绍63

2.4.1 LED内部、外部量子效率与功率转换64

2.4.2 LED辐射光谱65

2.4.3 光逃逸锥角67

2.4.4 射场形69

2.4.5 lambertian放射图案69

2.4.6 环氧树脂封装材料的影响71

2.4.7 发光强度与温度的关系72

习题73

参考文献74

第3章 发光二极管磊晶技术介绍75

3.1 液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy， LPE）79

3.2 分子束磊晶（Molecular Beam Epitaxy， MBE）81

3.3 气相磊晶法（Vapor Phase Epitaxy， VPE）86

3.3.1 氢化物气相磊晶法（Hydride vapor phase epitaxy，HVPE）91

3.3.2 金属有机物化学气相沉积（metal-organic chemicalvapor deposition，MOCVD）93

第4章 发光二极管的结构与设计104

4.1 高内部效率（internal efficiency）的设计105

4.1.1 双层异质结构105

4.1.2 主动区的掺杂107

4.1.3 PN结的位移107

4.1.4 局限层的掺杂109

4.1.5 非辐射复合111

4.1.6 晶格匹配112

4.2 高光萃取效率结构设计115

4.2.1 半导体中低于能隙之光的吸收115

4.2.2 双异质结构118

4.2.3 透明基板的技术119

4.2.4 改变LED晶粒的外形121

4.2.5 半导体表面结构化（Textured）125

4.2.6 抗反射层130

4.2.7 布拉格反射镜的使用131

4.2.8 全方向反射镜的使用132

4.2.9 薄膜（Thin-film）技术134

4.2.10 湿式蚀刻图形化蓝宝石基板（pattern sapphire substrate， PSS）142

4.2.11 覆晶技术144

4.2.12 交叉的接触电极和其他几何形状的接触电极150

4.2.13 光子晶体LED150

4.2.14 其他提升GaN LED光萃取效率的方法153

4.3 电流分布的设计158

4.3.1 电流分布层（current-spreading layer）158

4.3.2 电流分布理论163

4.3.3 成长在绝缘基板上的LED内的电流聚集现象165

4.3.4 侧向注入结构168

4.3.5 电流阻挡层（Current-blocking layer）169

4.4 效率下降（Efficiency droop）170

4.4.1 极化效应造成的载子溢流171

4.4.2 载子传输造成的电子溢流175

4.4.3 Auger复合效应179

参考数据180

习题181

参考文献181

第5章 色彩学与色度学186

5.1 人类眼睛的感亮度及其测量187

5.1.1 人眼构造187

5.1.2 基本的辐射度量和光度量190

5.1.3 视觉函数（eye sensitivity function）194

5.1.4 发光功效（luminous efficacy）及发光效率 （luminous efficiency）196

5.2 色度学198

5.2.1 颜色匹配函数及色度图198

5.2.2 颜色纯度209

5.3 普朗克光源和色温211

5.3.1 太阳光谱211

5.3.2 普朗克光谱212

5.3.3 色温和相关色温214

5.4 颜色混合和演色性216

5.4.1 加法混色216

5.4.2 标准光与标准光源218

5.4.3 色差与演色性219

习题224

参考文献225

第6章 白光发光二极管组成、荧光粉与封装方式226

6.1 白光发光二极管组成（white light-emitting diode， WLED）227

6.2 荧光粉介绍228

6.2.1 荧光粉发光原理228

6.2.2 荧光粉种类与特性229

6.3 封装型式比较229

6.4 高效率与高均匀性白光发光二极管231

6.4.1 粗化形式231

6.4.2 图形化Remote phosphor结构233

参考文献235

第7章 LED的应用236

7.1 LED在背光源的应用239

7.1.1 背光源分类239

7.1.2 技术发展243

7.2 LED照明应用246

7.2.1 照明技术演进247

7.2.2 LED车用照明254

7.2.3 一般照明260

7.2.4 其他照明应用266

7.3 LED的通讯应用272

7.3.1 光纤通讯技术的发展272

7.3.2 光纤通讯的优点与缺点273

7.3.3 光纤通讯光源273

习题276

参考文献276

索引278