več ->> velikost datoteke: 3026.35 kb
350 400 450 yellow orange GaAs.6p4 green GaAs.35p65 GaAs.14p86 blue GaP:N violet ZnSe GaN Moderni polprevodniški izvori svetlobe red 500 550 600 650 Valovna dolžina (nm) 700 750 Marko Zgonik, Oddelek za fiziko FMF, 22.10. 2010 1 Moderni polprevodniški izvori svetlobe • • • • • • • Osnovna fizika elektronskih stanj Interakcija svetlobe in elektronov Nehomogeni polprevodniki - heterostrukture Delovanje svetlečih diod in laserjev Tehnologija izdelave Nekaj fotometrije Primeri naprav in njihovih karakteristik 2 Energija prostega elektrona 2 E 2 k 2m 3 Energija elektrona v periodičnem potencialu 4 Elektronska stanja v Si, Ge in C 5 Shema elektronskih stanj v različnih materialih 6 ELEKTRONSKA STANJA (a) izolator ali polprevodnik (b) kovina 7 Energija elektronov v direktnem in indirektnem polprevodniku 8 Dopiranje Si z As n - dopiranje 9 Dopiranje Si z Ga p - dopiranje 10 Spoj pn 11 Karakteristika pn spoja, polprevodniška dioda 12 Notranji fotoefekt v pn spoju 13 Energija elektronov v direktnem in indirektnem polprevodniku 14 Nekaj, kar je dobro vedeti 1248 nm eV E 15 Photoluminiscenca 16 Elektronska stanja v heterostrukturah Fn Ec Koncentracija (omejevanje) elektronov in svetlobe v tanki plasti Fp Ev Ec Kvantne jame, enojne in večkratne Ev 17 Kako lahko omejujemo elektrone P N 3D Egap Energy Lz N 2D Density of states P Lz P N 1D Lx E0 E1 E00 E01 Lz P N 0D Lx Ly E000 E001 18 Elektroni v pn spoju in v hetero-strukturi 19 Molecular Beam Epitaxy (MBE) III–V compounds ion pump e-gun substrate unit residual gas analyzer ion gauge Molekularna žarkovna epitaksija Zelo dobra kontrola čistosti in sestave, dobra kontrola strukture v času rasti, natančnost debeline skoraj na atomsko plast. shutters RHEED screen effusion cells Shema MBE 20 Molecular Beam Epitaxy (MBE) III–V compounds 21 MOCVD growth of III–V compounds Schematic view of MOCVD chamber Inlet Quartz sealing Streamlines Waffer MOCVD — high purity of materials, large-scale device-oriented technology 22 MOCVD growth of III–V compounds Aixtron AIX2000 HT (up to 6 x 2” wafers) Production oriented growth machine for the fabrication of device structures 23 LED: kako do svetlobe iz polprevodnika? Kako Geometrija je pomembna zaradi loma na meji polprevodnika 24 Kaj omejuje izkostistek LED 25 Kako izboljšati izkoristek LED 26 Običajna svetleča dioda (LED) Conduction band – Bandgap Electroluminescence + Valence band 27 LED Materials Inorganic III – V Semiconductors Al, Ga, In N, P, As, Sb Organic (OLED) Polymeric luminescent molecules with conjugated electron systems Al Ga As Al Ga In P Al Ga P n Polyphenylenvinylene Ga N 28 LED: kako do bele barve? InGaN-QW/GaN/sapphire light-emitting chip + YAG Ce phosphor White Phosphor YAG Ce Sapphire Buffer n+GaN InGaN-QW p+GaN Ni/Ag/Au Ti/Ag/Au 29 Kako do svetlobe iz laserske diode? 30 Tipična laserska dioda manjše moči 31 Laserski resonatorji 32 Sestavljen laser za velike moči 33 OSVETLJEVANJE S SVETLEČIMI DIODAMI 34 Fotometrija Fizikalne enote Fiziološke enote Svetlobni tok W Lumen Svetilnost Svetlobni tok / prostorskim kotom Svetlost Svetilnost / površino 35 Relativna občutljivost oči • Pri 555 nm velja 1 W = 680 lm ... definicija • • • • 700 nm 600 nm 500 nm 400 nm 1 W = 2.7 lm 1 W = 430 lm 1 W = 220 lm 1 W = 0.27 lm 36 Relativna občutljivost oči pri barvnem gledanju 37 Barve različnih LED in občutljivost oči Valovna dolžina (nm) 38 Učinkovitost svetlobnih izvorov za osvetljevanje 40 OSRAM LED za osvetljevanje 41 Karakteristike OSRAM LED za osvetljevanje 1 42 Karakteristike OSRAM LED za osvetljevanje 2 43 Karakteristike OSRAM LED za osvetljevanje 3 44 Karakteristike OSRAM LED za osvetljevanje 4 45 Karakteristike OSRAM LED za osvetljevanje 5 46 Osvetljevalniki za mikroskopijo 47 Tehnologija LED v avtomobilih 48 Primerjava avtomobilskih žarnic 49 Laserska dioda 10 W 50 OCLARO 10 W laserska dioda z optičnim vlaknom 51 OCLARO 10 W laserska dioda z optičnim vlaknom - karakteristike 52 Uporaba močnostnih laserskih diod • • • • • Črpanje (vlakenskih) laserjev Direktna uporaba snopa Obdelava materialov Tiskanje Medicinske aplikacije 53 Quantum cascade lasers Band diagram Layer sequence Emission spectrum at room temperature 12 80 Pulsed room temperature 8K 0.01 8 150K 40 200K 4 Power, mW 60 0.1 Voltage, V Optical power (log., a.u.) 1 Light- and Volt-current characteristics 20 0.001 250K 8.5 8.6 Wavelength, µm 8.7 0 0 0 0.5 1.0 Current, A 1.5 54 Multijunction solar cells provide conversion of the solar spectrum with higher efficiency. Achievable efficiency of multijunction cells is > 50% Ge Si Spectral irradiance (W/m2 µm) GaInP 1600 1600 1400 1400 1200 1200 1000 1000 800 800 600 600 400 400 200 200 0 GaAs 0 500 1000 1500 2000 Wavelength (nm) 2500 500 1000 1500 2000 2500 Wavelength (nm) 55 55 Hvala za vašo pozornost! 56
© Copyright 2024