人類最早的固體電致發光研究
在上世紀初始的1907年有專家償試在碳化硅晶體的兩個觸點間施加電壓,在電壓較低時觀察到了黃色光,之后隨著電壓增加觀察到了更多顏色的光。這是有記錄的人類最早開始進行固體電致發光的研究。隨后也有前蘇聯的物理學家在國際刊物上發表過數篇關于碳化硅晶體電致發光的論文。
半導體器件的出現使電致發光的研究更加深入
上世紀40年代,人們對半導體器件的研究正如火如荼的進行,在1947年時美國貝爾實驗室率先研發成功了晶體管,晶體管的誕生使人們意識到PN結可以用于發光器件,之后碳化硅晶體電致發光的原因也得到了合理的解釋。
現代光電子學基礎的確立
1957年時人們發現晶體管的異質結比同質結有更高的注入效率,1960年高質量的異質結制造成功,1969年異質結激光器實現在常溫下連續不間斷工作,現代光電子學基礎由此確立。
世界第一只LED燈是紅色的
世界第一只LED是紅光LED,在1962年研發成功,由于它具有抗震性好,抗干擾能力強,壽命長等諸多優點而被用作指示燈,紅光LED在1968年實現了商業化。之后的二十年先后研發成功了黃光,綠光等其它顏色的LED,同時隨著技術的進步LED燈的發光效率也比初期有了很大提高,到20世紀90年代時LED的發光效率已經可以達到幾十流明/瓦,而美國惠普公司研發的桔紅色LED的發光效率更是高達100流明/瓦。
藍光LED的研發歷經曲折
藍光LED的研發經歷了曲折而漫長的過程,1971年美國RCA實驗室研制出了金屬+絕緣體+半導體結構的藍光LED器件,但是這種結構的藍光LED發光效率很低,并沒有實際應用的意義。1979年日本專家赤崎勇采用新的藍寶石襯底的結構研制的藍光LED開始少量的樣品供貨,但這時的藍光LED仍然不具備量產的條件。1989年天野浩和赤崎勇的研究小組終于研發成功PN結藍光LED,但是這時的藍光LED還是存在發光效率低的問題。而中村修二也同時對藍光LED進行研究,他在1992年時利用新技術解決了藍光LED發光效率低的問題,1993年藍光LED實現量產。從71年第一顆藍光LED研發出來到93年實現量產,整整經歷了20多年時間。
在藍光的基礎上研發白光LED
1997年在藍光LED的基礎上研發成功了白光LED,之后幾年人們對白光LED的工藝進行優化,使得它的發光效率不斷提高,到2001年時白光LED已經開始廣泛在照明領域的應用,LED照明的產業化也逐步確立起來。現在白光LED的發光效率已經可以達到300流明/瓦,光電轉換效率也可以超過50%。而節能燈的效率也只能達到70流明/瓦左右,白熾燈的效率則更低。
LED照明燈的應用領域不斷拓寬
LED燈因為其節能高效的特點,正在以迅猛之勢替代傳統光源,世界多數國家都制定了LED照明的研究和發展計劃,2003年,中國正式設立了“國家半導體照明工程項目”的國家級計劃,目前LED燈應用的領域也不斷拓展,除了普通家用照明外,其它的比如汽車照明,交通指示,投影儀,霓虹燈,舞臺照明,相機,攝影攝像,電視背光,手機顯示等許多領域都能見到LED的身影。未來LED的應用會越來越廣泛,如果說20世紀是白熾燈照亮了地球,那21世紀將由LED點亮這顆藍色的星球。
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