全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭伟玲 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121267482

商品编码：29220391073

包装：平装

出版时间：2015-09-01

基本信息

书名：全新正版 LED器件与工艺技术

定价：39.50元

作者：郭伟玲

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-09-01

ISBN：9787121267482

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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为满足培养面向半导体照明上游产业外延、芯片研发和工程应用型人才的需要，本书以LED外延和芯片技术为重点，结合LED外延结构设计方法，贴近LED芯片结构的的制造工艺技术，给出了完整的LED从外延生长、芯片制备和封装技术的知识体系。
　　全书包括三个部分。**部分是外延技术，包括LED材料外延生长技术原理和设备、半导体材料检测技术、蓝绿光LED外延结构设计与制备、黄红光LED外延结构设计与制备。第二部分是芯片技术，包括LED芯片结构及制备工艺、蓝绿光LED芯片高光提取技术、红黄光LED芯片结构设计与制备工艺，从LED芯片制备基本工艺技术到整体工艺流程，以及先进的高光效结构设计，涵盖了GaN和AlGaInP两个材料系的芯片结构特性及制备过程，介绍了高压LED结构及制备技术。第三部分是LED封装技术, 从封装的目的、光学设计和热学设计方面对封装技术进行了介绍。

目录

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章LED材料外延与检测技术
1.1LED外延基础知识
1.1.1LED的外延结构
1.1.2LED的外延生长基本知识
1.2MOCVD技术基本背景
1.2.1MOCVD技术的背景知识
1.2.2MOCVD外延生长中的基本机制和原理
1.3MOCVD设备简介
1.3.1原材料气源供应系统
1.3.2MOCVD反应室分系统
1.3.3MOCVD设备的其他功能子系统
1.4MOCVD源材料
1.4.1金属有机化合物源（MO源）
1.4.2气体源（氢化物、载气）
1.4.3衬底
1.5氮化物LED材料的检测技术
1.5.1高分辨X射线检测技术
1.5.2光致发光测试技术
1.5.3霍尔测试技术
1.5.4电容电压测试技术
1.5.5AFM和TEM检测技术
参考文献

第2章蓝绿光LED外延结构设计与制备
2.1氮化物半导体材料的性质
2.1.1氮化物材料的基本性质
2.1.2氮化物材料中的极化电场
2.2氮化物LED的能带结构
2.2.1pn结的能带结构
2.2.2量子阱能带结构
2.3氮化物LED多量子阱的设计及生长
2.3.1极化电场对量子阱能带的影响
2.3.2量子垒设计及其对载流子输运的影响
2.3.3量子阱设计及其对载流子分布的影响
2.3.4多量子阱界面的优化生长
2.4氮化物LED电子阻挡层及p型层的设计
2.4.1电子阻挡层的电子限制作用
2.4.2电子阻挡层对空穴注入的影响
2.4.3p-GaN层的优化生长
参考文献

第3章红黄光LED外延生长技术
3.1红光LED材料及LED基本结构
3.1.1LED外延材料选取的原则
3.1.2红光LED外延材料--AlGaInP的性质
3.1.3红光LED基本外延结构
3.2红光LED的材料外延
3.2.1红光LED材料外延的工艺设计
3.2.2有源区材料的外延
3.2.3限制层材料的外延
3.2.4窗口层材料的外延
3.3共振腔LED结构与外延
3.3.1共振腔LED结构及设计
3.3.2650nm共振腔LED外延
3.3.3650nm共振腔LED芯片工艺
参考文献

第4章LED芯片结构及制备工艺
4.1芯片制造基础工艺
4.1.1蒸镀工艺
4.1.2光刻工艺
4.1.3刻蚀工艺
4.1.4沉积工艺
4.1.5退火工艺
4.1.6研磨抛光工艺
4.1.7点测工艺
4.1.8检验工艺
4.2蓝绿光LED芯片结构及制备工艺
4.2.1正装结构设计及制备工艺
4.2.2倒装结构芯片及制备工艺
4.3垂直结构设计及制备工艺
4.3.1垂直结构芯片的优势
4.3.2垂直结构芯片的制备工艺
4.4高压LED芯片设计及制备工艺
4.4.1高压LED芯片的优点
4.4.2GaN基高压LED结构设计
4.4.3GaN基高压LED制备工艺
参考文献

第5章蓝绿光LED高光提取技术
5.1电流阻挡层（CurrentBlockingLayer，CBL）
5.2隐形切割（StealthDicing，SD）
5.3粗化（Rough）
5.4反射电极（ReflectedPad）
5.5侧腐蚀（SidewallEtching，SWE）
5.6表面纹理化（SurfaceTexture）
5.6.1在LED外延层上直接引入纹理化图形
5.6.2在透明导电层上引入纹理化图形
5.6.3在传统透明导电层上引入其他透明导电层
5.7分布布拉格反射镜（DistributionBlaggReflector）
5.8图形蓝宝石衬底（PatternSapphireSubstrate，PSS）
参考文献

第6章黄红光LED芯片结构与制备工艺
6.1红、黄色LED基本结构和制备工艺流程
6.1.1正装AlGaInPLED芯片结构及制备工艺
6.1.2倒装芯片结构及工艺流程
6.2红、黄光LED电极结构及电流扩展技术
6.2.1芯片电极形状变化
6.2.2电流扩展层技术及透明电极
6.2.3电流阻挡层
6.3GaAs基LED高光提取技术
6.3.1透明光学窗口层技术
6.3.2倒梯形等外形结构
6.3.3表面粗化
6.3.4光子晶体LED
6.4转移衬底器件的反射镜
6.4.1金属反射镜结构
6.4.2全方向反射镜结构（ODR）
6.5高亮度和大功率AlGaInPLED技术
参考文献

第7章LED封装基础知识
7.1LED器件封装的主要功能
7.1.1光电器件封装的机电连接与保护特性
7.1.2发光器件的光谱转换与实现
7.2LED器件封装的光学设计
7.2.1LED器件的光提取效率
7.2.2LED封装后的光学特性
7.2.3荧光粉光学特性的计算与分析
7.3LED器件封装的热学设计
7.3.1LED的热特性
7.3.2LED封装的热阻模型
7.3.3热场分布的计算机辅助分析
参考文献

作者介绍

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郭伟玲,北京工业大学博士,教授,1990至今曾在北京工业大学电控学院可靠性物理实验室,香港大学电气电子工程系光电子实验室,北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室从事科研及教学工作.曾获北京市科技进步一等奖（排名0）,第五届中国发明博览会银奖（第3）等

文摘

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序言

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光影流转：现代照明与显示技术的奥秘 一、 引言：点亮世界的LED革命 当夜色降临，城市华灯初上，那一抹抹绚丽的色彩，那一盏盏节能的光源，都离不开一种神奇的半导体器件——发光二极管，也就是我们常说的LED。它以其前所未有的高效率、长寿命、灵活多样的形态，彻底改变了我们的照明方式，并在显示技术领域掀起了一场革命。从智能手机的屏幕到巨大的户外广告牌，从家中的节能灯泡到汽车的智能大灯，LED的身影无处不在，深刻地影响着我们的生活，重塑着我们的视觉体验。 本书将带领读者深入探索LED器件的迷人世界，从最基础的发光原理出发，循序渐进地揭示其复杂而精密的制造工艺，最终理解LED技术如何在现代科技的浪潮中扮演着至关重要的角色。我们不仅仅关注LED本身，更将目光投向它所驱动的，一个日益光彩夺目的科技未来。 二、 LED器件的基石：从 PN 结到发光原理 LED的核心是一个由 P 型半导体和 N 型半导体结合形成的 PN 结。理解PN结的形成和其在外加电压下的行为，是理解LED发光原理的关键。 半导体的奥秘： 在讲解PN结之前，我们需要对半导体材料有一个基本的认识。半导体材料（如硅、砷化镓等）的导电性介于导体和绝缘体之间，其导电性可以通过掺杂不同的杂质来精确控制。P型半导体由于掺杂了三价元素，拥有过量的“空穴”作为载流子；N型半导体则因为掺杂了五价元素，拥有过量的电子作为载流子。 PN 结的形成与耗尽层： 当P型和N型半导体紧密接触时，在界面处会形成一个“PN 结”。由于N区多余的电子会扩散到P区，而P区多余的空穴会扩散到N区，在界面附近会形成一个区域，其中载流子浓度极低，称为“耗尽层”。耗尽层内存在一个内建电场，它会阻止载流子的进一步扩散。 正向偏置与载流子注入： 当给PN结施加正向电压时（P区接正，N区接负），外加电场会抵消内建电场，使耗尽层变窄，并促使N区的电子和P区的空穴向PN结注入。这些被注入的少数载流子会在另一个区域成为多数载流子，并开始向界面扩散。 复合发光： 当电子和空穴在PN结附近相遇时，就会发生“复合”现象。电子会从高能态跌落到低能态，其能量会以光子的形式释放出来。这就是LED发光的根本原理。光子的能量（即光的颜色）取决于半导体材料的禁带宽度，不同的材料组合可以发出不同颜色的光。 光子能量与材料选择： 这里的“禁带宽度”是半导体材料的一个重要参数，它代表了电子从价带跃迁到导带所需的最小能量。当电子复合时，释放的光子的能量就等于禁带宽度（或略有损失）。因此，选择不同的半导体材料（如氮化镓 GaN、磷化铟镓 InGaP 等）是实现红、绿、蓝、白等不同颜色LED的关键。 三、 LED器件的结构与制造：精密的工艺链条 一个功能完善的LED器件，远不止一个简单的PN结。从衬底的生长到最终的封装，每一个环节都凝聚着精密的科学技术和严苛的工艺流程。 外延生长： LED的核心发光层通常是外延生长在衬底上的。外延生长是指在晶体衬底上以原子层为单位逐层生长出所需的半导体薄膜。常用的外延生长技术包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）。MOCVD是目前LED生产中最主流的技术，它通过精确控制生长环境中的前驱体气体，在高温下反应，将原子有序地沉积在衬底表面，形成高质量的III-V族化合物半导体薄膜，如GaN、InGaN等。 器件结构设计： 一个典型的LED器件结构包含以下几个关键部分： 衬底（Substrate）： 提供生长外延层的基底，如蓝宝石（Sapphire）、碳化硅（SiC）或硅（Si）衬底。 缓冲层（Buffer Layer）： 为了减小衬底与发光层之间的晶格失配，通常需要在衬底和发光层之间生长一层或多层缓冲层。 PN结发光层： 这是LED的核心，通常由多层精心设计的半导体薄膜组成，包括P型和N型掺杂层，以及量子阱（Quantum Well）结构。量子阱结构通过夹层技术，能够有效地限制载流子，提高载流子复合效率，从而增强发光强度。 欧姆接触（Ohmic Contact）： 为了将电流有效地注入和导出PN结，需要在P型和N型区域表面制作低电阻的欧姆接触。 窗口层（Window Layer）： 在部分LED结构中，为了优化光的出射，会在P型层上方设计一层透明的窗口层。 光刻与刻蚀： 获得外延生长好的外延片后，就需要通过光刻（Photolithography）和刻蚀（Etching）等工艺来定义器件的电极、窗口等图形结构。光刻是利用光线将预先设计的图形转移到涂有光刻胶的晶圆上。刻蚀则是通过化学或物理方法，选择性地去除不需要的材料，从而形成器件的立体结构。 电极制备： 在器件的特定区域，需要通过溅射（Sputtering）或蒸镀（Evaporation）等技术沉积金属电极，形成与外电路连接的通道。 减反射层与荧光粉： 为了最大化光的出射效率，有时会在器件表面添加减反射涂层。对于白光LED，通常会在芯片表面涂覆一层荧光粉（Phosphor）。当LED发出的蓝光或紫外光激发荧光粉时，荧光粉会发出不同颜色的光，与蓝光混合后形成白光。荧光粉的种类和配比直接决定了白光的色温和显色性。 芯片切割与封装： 最终，整片外延片需要被切割成独立的LED芯片。然后，这些芯片会被安装到支架上，通过引线连接电极，并用透明的环氧树脂或其他封装材料进行封装，以保护芯片免受环境影响，并方便其安装和使用。封装技术也对LED的散热、光输出等性能有着重要影响。 四、 LED在显示技术中的应用：从像素到巨幕 LED技术不仅点亮了我们的生活，更在显示领域扮演着不可或缺的角色，催生了从小型数码管到巨型户外广告牌的各种显示解决方案。 数码管与指示灯： 最早期的LED应用之一是用于显示数字和符号的数码管，以及作为指示灯的单色LED。它们以简单可靠的方式，实现了信息的可视化。 LED显示屏（LED Display）： 这是LED技术在显示领域最广为人知的应用。LED显示屏由大量微小的LED灯珠组成，通过控制每个灯珠的亮度和颜色，来显示图像和视频。 像素间距（Pixel Pitch）： LED显示屏的关键参数之一是像素间距，即相邻像素点之间的距离。像素间距越小，分辨率越高，图像越细腻。小间距LED显示屏（通常像素间距小于3mm）的出现，使得LED显示屏能够应用于室内高分辨率显示场景，如会议室、控制中心等。 RGB LED： 现代LED显示屏通常采用红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三色LED作为基本像素单元。通过精确控制这三种颜色的LED的亮度，就可以混合出几乎所有可见的颜色，实现全彩显示。 驱动方式： LED显示屏的驱动方式主要有静态驱动和动态驱动（扫描驱动）。动态驱动通过分时复用LED的电流，能够有效地降低成本和功耗，是目前主流的驱动方式。 应用场景： LED显示屏的应用范围极其广泛，包括： 商业广告： 户外广告牌、商店橱窗、商场电子海报。 舞台演艺： 背景墙、舞台LED屏幕，营造震撼的视觉效果。 交通诱导： 路标指示、信息发布。 安防监控： 大型监控墙。 室内显示： 会议室、展厅、指挥中心。 公共信息发布： 车站、机场、体育场馆。 Micro LED 显示技术： 作为下一代显示技术，Micro LED 正在崭露头角。Micro LED是将单个微米级别的LED芯片直接集成到驱动电路板上，实现像素级别的自发光。相比于LCD和OLED，Micro LED 具有更高的亮度、更广的色域、更快的响应速度、更长的寿命以及更低的功耗。其潜在的应用领域包括高端电视、智能穿戴设备、AR/VR设备等。 LED背光技术： 在传统的液晶显示器（LCD）中，LED被用作背光源。通过LED灯珠发出的光穿过液晶面板，从而形成可见的图像。 侧入式背光（Edge-lit）： LED灯珠排列在显示器的边缘，光线通过导光板传播到整个屏幕。这种结构使显示器更薄，但亮度均匀性可能稍逊一筹。 直下式背光（Direct-lit）： LED灯珠均匀分布在显示屏的背面。这种结构可以实现更好的亮度和对比度控制，但会使显示器更厚。 局部控光（Local Dimming）： 在直下式背光的基础上，通过对LED灯珠进行分组控制，可以实现局部区域的亮度调节，从而显著提升显示器的对比度和黑场表现。 五、 LED技术的发展趋势与未来展望 LED技术的发展从未止步，其不断突破的性能和日益拓展的应用领域，预示着一个更加光明和智能的未来。 效率与亮度的持续提升： 随着材料科学和器件结构的不断优化，LED的发光效率和亮度将持续提升，单位能耗产生的光通量将更高，为节能减排做出更大贡献。 色彩表现的精进： 对LED材料和荧光粉的深入研究，将带来更宽广的色域和更精准的色彩还原能力。特别是在全彩LED显示屏领域，将实现更加逼真的视觉体验。 Mini LED 与 Micro LED 的普及： Mini LED 作为LCD背光技术的一种，已经开始在中高端显示器和电视上普及，带来了更好的对比度和HDR效果。Micro LED 作为终极显示技术，尽管目前成本较高，但其在显示性能上的绝对优势，使其在未来高端显示市场拥有巨大的潜力。 智能与集成化： 未来的LED器件将更加智能化，能够集成更多的功能，如感应、通信等，实现与物联网的深度融合。例如，Li-Fi（光通信）技术利用LED的光进行数据传输，将为我们带来全新的通信方式。 环保与可持续性： LED技术的低功耗、长寿命特性本身就符合可持续发展的理念。未来的LED制造工艺将更加环保，减少对环境的影响。 六、 结语：光影交织的无限可能 从最初简单的指示灯，到如今驱动着智能手机屏幕、车载显示、甚至是虚拟现实体验的核心技术，LED器件的发展历程，就是一部科技不断进步、创新永无止境的生动篇章。它以其独特的光学魅力，悄然改变着我们的生活方式，点亮了我们眼前的世界，也照亮了通往未来的道路。理解LED的奥秘，就是理解现代科技发展的一个重要缩影。这束光，将继续穿透时空，编织出更加璀璨的未来。

评分☆☆☆☆☆

《全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲》：一场知识的盛宴 能够阅读《全新正版 LED器件与工艺技术》这本书，对我而言，无疑是一场知识的盛宴。从宏观的LED产业发展趋势，到微观的原子层级材料生长，这本书都展现了令人惊叹的广度和深度。郭伟玲老师的写作风格非常独特，她能够将最前沿的科学研究成果，用一种通俗易懂但又不失科学严谨的方式呈现出来。我尤其欣赏书中对不同LED应用场景的介绍，比如照明、显示、车载等，并分析了不同场景下对LED器件性能的要求以及相应的技术解决方案。这种系统性的梳理，让我对LED技术在各个领域的应用有了更清晰的认识，也激发了我对未来LED技术发展方向的思考。这本书让我感觉自己不再是一个孤立的知识点学习者，而是一个能够站在更广阔视角审视LED技术的“战略家”。

评分☆☆☆☆☆

读《全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲》有感 这本书简直是我近期技术阅读的一股清流！作为一名初涉LED领域的研究生，我之前看了不少泛泛而谈的入门书籍，总觉得抓不住核心，像是隔靴搔痒。直到我翻开这本《全新正版 LED器件与工艺技术》，才真正有种醍醐灌顶的感觉。郭伟玲老师的叙述方式非常引人入胜，她没有像某些技术书籍那样堆砌一堆晦涩难懂的公式和概念，而是将复杂的LED器件结构和制造工艺，通过清晰的图示和生动的比喻，一层层地剥开。尤其是在讲解PN结的形成和发光机理时，我感觉自己仿佛置身于一个微观的半导体世界，亲眼见证电子与空穴的“邂逅”并释放出光芒。书中的案例分析也非常实用，让我能够将理论知识与实际应用联系起来，而不是停留在空中楼阁。我已经迫不及待地想在我的实验项目中应用书中学到的知识了！

评分☆☆☆☆☆

《全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲》：对工艺细节的深度挖掘 这本书最大的亮点在于它对LED器件制造工艺的细致入微的描写。很多书可能只停留在原理层面，但《全新正版 LED器件与工艺技术》却深入到了MOCVD外延生长、光刻、刻蚀、封装等每一个关键环节。郭伟玲老师的语言非常严谨，但又不失易懂，她会详细解释每一个工艺步骤的目的，以及可能遇到的挑战和解决方案。例如，在讲解MOCVD过程中，她会详细说明不同前驱体、反应温度、压力对材料质量的影响，并给出相应的优化建议。这一点对于我这样需要进行实际工艺开发的人来说，简直是无价之宝。我感觉自己仿佛拥有了一本“操作手册”，可以对照着书中的指导去优化我的实验参数，解决生产中遇到的瓶颈。

评分☆☆☆☆☆

从读者角度看《全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲》的价值 作为一名在LED封装行业摸爬滚打多年的技术人员，我深知理论与实践之间的鸿沟。很多时候，我们看到的教材上的公式和原理，在实际生产中却会遇到这样那样的问题。而《全新正版 LED器件与工艺技术》这本书，正是弥合了这一鸿沟。郭伟玲老师不仅讲解了LED器件的原理，更重要的是，她将这些原理与实际的生产工艺紧密结合。书中关于提高器件效率、降低成本、以及解决散热等实际问题的探讨，都非常切合我们日常工作的需求。我特别喜欢书中的一些“经验之谈”，这些都是作者多年实践积累的宝贵财富，能够帮助我们避免走弯路，提高工作效率。这本书绝对是LED从业者案头必备的参考书。

评分☆☆☆☆☆

我对《全新正版 LED器件与工艺技术 郭伟玲》的初步印象 说实话，一开始拿到这本书，我并没有抱太大的期望，毕竟市面上的LED书籍层出不穷，很多都大同小异。然而，《全新正版 LED器件与工艺技术》给我带来了意想不到的惊喜。我最欣赏的是它对“全新”和“正版”的强调，这在技术书籍领域尤为重要，因为LED技术更新迭代速度非常快，过时的信息只会误导读者。这本书内容的新颖性和前沿性，让我看到了郭伟玲老师在LED领域深耕多年的积累和对行业趋势的敏锐洞察。她在器件设计、材料选择、以及各种先进工艺流程的介绍上，都显得游刃有余，仿佛在娓娓道来一个精彩的技术故事。我尤其对书中关于新型LED结构和高效发光材料的讨论印象深刻，这为我未来的研发方向提供了不少启发。