全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

郭偉玲 著

圖書標籤:

• LED
• 半導體照明
• 光電材料
• 器件物理
• 工藝技術
• 電子工程
• 郭偉玲
• 照明工程
• 材料科學
• 光電子學

店鋪： 久點圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121267482

商品編碼：29220391073

包裝：平裝

齣版時間：2015-09-01

基本信息

書名：全新正版 LED器件與工藝技術

定價：39.50元

作者：郭偉玲

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-09-01

ISBN：9787121267482

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

---

內容提要

---

為滿足培養麵嚮半導體照明上遊産業外延、芯片研發和工程應用型人纔的需要，本書以LED外延和芯片技術為重點，結閤LED外延結構設計方法，貼近LED芯片結構的的製造工藝技術，給齣瞭完整的LED從外延生長、芯片製備和封裝技術的知識體係。
　　全書包括三個部分。**部分是外延技術，包括LED材料外延生長技術原理和設備、半導體材料檢測技術、藍綠光LED外延結構設計與製備、黃紅光LED外延結構設計與製備。第二部分是芯片技術，包括LED芯片結構及製備工藝、藍綠光LED芯片高光提取技術、紅黃光LED芯片結構設計與製備工藝，從LED芯片製備基本工藝技術到整體工藝流程，以及先進的高光效結構設計，涵蓋瞭GaN和AlGaInP兩個材料係的芯片結構特性及製備過程，介紹瞭高壓LED結構及製備技術。第三部分是LED封裝技術, 從封裝的目的、光學設計和熱學設計方麵對封裝技術進行瞭介紹。

目錄

---

章LED材料外延與檢測技術
1.1LED外延基礎知識
1.1.1LED的外延結構
1.1.2LED的外延生長基本知識
1.2MOCVD技術基本背景
1.2.1MOCVD技術的背景知識
1.2.2MOCVD外延生長中的基本機製和原理
1.3MOCVD設備簡介
1.3.1原材料氣源供應係統
1.3.2MOCVD反應室分係統
1.3.3MOCVD設備的其他功能子係統
1.4MOCVD源材料
1.4.1金屬有機化閤物源（MO源）
1.4.2氣體源（氫化物、載氣）
1.4.3襯底
1.5氮化物LED材料的檢測技術
1.5.1高分辨X射綫檢測技術
1.5.2光緻發光測試技術
1.5.3霍爾測試技術
1.5.4電容電壓測試技術
1.5.5AFM和TEM檢測技術
參考文獻

第2章藍綠光LED外延結構設計與製備
2.1氮化物半導體材料的性質
2.1.1氮化物材料的基本性質
2.1.2氮化物材料中的極化電場
2.2氮化物LED的能帶結構
2.2.1pn結的能帶結構
2.2.2量子阱能帶結構
2.3氮化物LED多量子阱的設計及生長
2.3.1極化電場對量子阱能帶的影響
2.3.2量子壘設計及其對載流子輸運的影響
2.3.3量子阱設計及其對載流子分布的影響
2.3.4多量子阱界麵的優化生長
2.4氮化物LED電子阻擋層及p型層的設計
2.4.1電子阻擋層的電子限製作用
2.4.2電子阻擋層對空穴注入的影響
2.4.3p-GaN層的優化生長
參考文獻

第3章紅黃光LED外延生長技術
3.1紅光LED材料及LED基本結構
3.1.1LED外延材料選取的原則
3.1.2紅光LED外延材料--AlGaInP的性質
3.1.3紅光LED基本外延結構
3.2紅光LED的材料外延
3.2.1紅光LED材料外延的工藝設計
3.2.2有源區材料的外延
3.2.3限製層材料的外延
3.2.4窗口層材料的外延
3.3共振腔LED結構與外延
3.3.1共振腔LED結構及設計
3.3.2650nm共振腔LED外延
3.3.3650nm共振腔LED芯片工藝
參考文獻

第4章LED芯片結構及製備工藝
4.1芯片製造基礎工藝
4.1.1蒸鍍工藝
4.1.2光刻工藝
4.1.3刻蝕工藝
4.1.4沉積工藝
4.1.5退火工藝
4.1.6研磨拋光工藝
4.1.7點測工藝
4.1.8檢驗工藝
4.2藍綠光LED芯片結構及製備工藝
4.2.1正裝結構設計及製備工藝
4.2.2倒裝結構芯片及製備工藝
4.3垂直結構設計及製備工藝
4.3.1垂直結構芯片的優勢
4.3.2垂直結構芯片的製備工藝
4.4高壓LED芯片設計及製備工藝
4.4.1高壓LED芯片的優點
4.4.2GaN基高壓LED結構設計
4.4.3GaN基高壓LED製備工藝
參考文獻

第5章藍綠光LED高光提取技術
5.1電流阻擋層（CurrentBlockingLayer，CBL）
5.2隱形切割（StealthDicing，SD）
5.3粗化（Rough）
5.4反射電極（ReflectedPad）
5.5側腐蝕（SidewallEtching，SWE）
5.6錶麵紋理化（SurfaceTexture）
5.6.1在LED外延層上直接引入紋理化圖形
5.6.2在透明導電層上引入紋理化圖形
5.6.3在傳統透明導電層上引入其他透明導電層
5.7分布布拉格反射鏡（DistributionBlaggReflector）
5.8圖形藍寶石襯底（PatternSapphireSubstrate，PSS）
參考文獻

第6章黃紅光LED芯片結構與製備工藝
6.1紅、黃色LED基本結構和製備工藝流程
6.1.1正裝AlGaInPLED芯片結構及製備工藝
6.1.2倒裝芯片結構及工藝流程
6.2紅、黃光LED電極結構及電流擴展技術
6.2.1芯片電極形狀變化
6.2.2電流擴展層技術及透明電極
6.2.3電流阻擋層
6.3GaAs基LED高光提取技術
6.3.1透明光學窗口層技術
6.3.2倒梯形等外形結構
6.3.3錶麵粗化
6.3.4光子晶體LED
6.4轉移襯底器件的反射鏡
6.4.1金屬反射鏡結構
6.4.2全方嚮反射鏡結構（ODR）
6.5高亮度和大功率AlGaInPLED技術
參考文獻

第7章LED封裝基礎知識
7.1LED器件封裝的主要功能
7.1.1光電器件封裝的機電連接與保護特性
7.1.2發光器件的光譜轉換與實現
7.2LED器件封裝的光學設計
7.2.1LED器件的光提取效率
7.2.2LED封裝後的光學特性
7.2.3熒光粉光學特性的計算與分析
7.3LED器件封裝的熱學設計
7.3.1LED的熱特性
7.3.2LED封裝的熱阻模型
7.3.3熱場分布的計算機輔助分析
參考文獻

作者介紹

---

郭偉玲,北京工業大學博士,教授,1990至今曾在北京工業大學電控學院可靠性物理實驗室,香港大學電氣電子工程係光電子實驗室,北京工業大學光電子技術省部共建教育部重點實驗室從事科研及教學工作.曾獲北京市科技進步一等奬（排名0）,第五屆中國發明博覽會銀奬（第3）等

文摘

---

序言

---

光影流轉：現代照明與顯示技術的奧秘 一、 引言：點亮世界的LED革命 當夜色降臨，城市華燈初上，那一抹抹絢麗的色彩，那一盞盞節能的光源，都離不開一種神奇的半導體器件——發光二極管，也就是我們常說的LED。它以其前所未有的高效率、長壽命、靈活多樣的形態，徹底改變瞭我們的照明方式，並在顯示技術領域掀起瞭一場革命。從智能手機的屏幕到巨大的戶外廣告牌，從傢中的節能燈泡到汽車的智能大燈，LED的身影無處不在，深刻地影響著我們的生活，重塑著我們的視覺體驗。 本書將帶領讀者深入探索LED器件的迷人世界，從最基礎的發光原理齣發，循序漸進地揭示其復雜而精密的製造工藝，最終理解LED技術如何在現代科技的浪潮中扮演著至關重要的角色。我們不僅僅關注LED本身，更將目光投嚮它所驅動的，一個日益光彩奪目的科技未來。 二、 LED器件的基石：從 PN 結到發光原理 LED的核心是一個由 P 型半導體和 N 型半導體結閤形成的 PN 結。理解PN結的形成和其在外加電壓下的行為，是理解LED發光原理的關鍵。 半導體的奧秘： 在講解PN結之前，我們需要對半導體材料有一個基本的認識。半導體材料（如矽、砷化鎵等）的導電性介於導體和絕緣體之間，其導電性可以通過摻雜不同的雜質來精確控製。P型半導體由於摻雜瞭三價元素，擁有過量的“空穴”作為載流子；N型半導體則因為摻雜瞭五價元素，擁有過量的電子作為載流子。 PN 結的形成與耗盡層： 當P型和N型半導體緊密接觸時，在界麵處會形成一個“PN 結”。由於N區多餘的電子會擴散到P區，而P區多餘的空穴會擴散到N區，在界麵附近會形成一個區域，其中載流子濃度極低，稱為“耗盡層”。耗盡層內存在一個內建電場，它會阻止載流子的進一步擴散。 正嚮偏置與載流子注入： 當給PN結施加正嚮電壓時（P區接正，N區接負），外加電場會抵消內建電場，使耗盡層變窄，並促使N區的電子和P區的空穴嚮PN結注入。這些被注入的少數載流子會在另一個區域成為多數載流子，並開始嚮界麵擴散。 復閤發光： 當電子和空穴在PN結附近相遇時，就會發生“復閤”現象。電子會從高能態跌落到低能態，其能量會以光子的形式釋放齣來。這就是LED發光的根本原理。光子的能量（即光的顔色）取決於半導體材料的禁帶寬度，不同的材料組閤可以發齣不同顔色的光。 光子能量與材料選擇： 這裏的“禁帶寬度”是半導體材料的一個重要參數，它代錶瞭電子從價帶躍遷到導帶所需的最小能量。當電子復閤時，釋放的光子的能量就等於禁帶寬度（或略有損失）。因此，選擇不同的半導體材料（如氮化鎵 GaN、磷化銦鎵 InGaP 等）是實現紅、綠、藍、白等不同顔色LED的關鍵。 三、 LED器件的結構與製造：精密的工藝鏈條 一個功能完善的LED器件，遠不止一個簡單的PN結。從襯底的生長到最終的封裝，每一個環節都凝聚著精密的科學技術和嚴苛的工藝流程。 外延生長： LED的核心發光層通常是外延生長在襯底上的。外延生長是指在晶體襯底上以原子層為單位逐層生長齣所需的半導體薄膜。常用的外延生長技術包括金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）和分子束外延（MBE）。MOCVD是目前LED生産中最主流的技術，它通過精確控製生長環境中的前驅體氣體，在高溫下反應，將原子有序地沉積在襯底錶麵，形成高質量的III-V族化閤物半導體薄膜，如GaN、InGaN等。 器件結構設計： 一個典型的LED器件結構包含以下幾個關鍵部分： 襯底（Substrate）： 提供生長外延層的基底，如藍寶石（Sapphire）、碳化矽（SiC）或矽（Si）襯底。 緩衝層（Buffer Layer）： 為瞭減小襯底與發光層之間的晶格失配，通常需要在襯底和發光層之間生長一層或多層緩衝層。 PN結發光層： 這是LED的核心，通常由多層精心設計的半導體薄膜組成，包括P型和N型摻雜層，以及量子阱（Quantum Well）結構。量子阱結構通過夾層技術，能夠有效地限製載流子，提高載流子復閤效率，從而增強發光強度。 歐姆接觸（Ohmic Contact）： 為瞭將電流有效地注入和導齣PN結，需要在P型和N型區域錶麵製作低電阻的歐姆接觸。 窗口層（Window Layer）： 在部分LED結構中，為瞭優化光的齣射，會在P型層上方設計一層透明的窗口層。 光刻與刻蝕： 獲得外延生長好的外延片後，就需要通過光刻（Photolithography）和刻蝕（Etching）等工藝來定義器件的電極、窗口等圖形結構。光刻是利用光綫將預先設計的圖形轉移到塗有光刻膠的晶圓上。刻蝕則是通過化學或物理方法，選擇性地去除不需要的材料，從而形成器件的立體結構。 電極製備： 在器件的特定區域，需要通過濺射（Sputtering）或蒸鍍（Evaporation）等技術沉積金屬電極，形成與外電路連接的通道。 減反射層與熒光粉： 為瞭最大化光的齣射效率，有時會在器件錶麵添加減反射塗層。對於白光LED，通常會在芯片錶麵塗覆一層熒光粉（Phosphor）。當LED發齣的藍光或紫外光激發熒光粉時，熒光粉會發齣不同顔色的光，與藍光混閤後形成白光。熒光粉的種類和配比直接決定瞭白光的色溫和顯色性。 芯片切割與封裝： 最終，整片外延片需要被切割成獨立的LED芯片。然後，這些芯片會被安裝到支架上，通過引綫連接電極，並用透明的環氧樹脂或其他封裝材料進行封裝，以保護芯片免受環境影響，並方便其安裝和使用。封裝技術也對LED的散熱、光輸齣等性能有著重要影響。 四、 LED在顯示技術中的應用：從像素到巨幕 LED技術不僅點亮瞭我們的生活，更在顯示領域扮演著不可或缺的角色，催生瞭從小型數碼管到巨型戶外廣告牌的各種顯示解決方案。 數碼管與指示燈： 最早期的LED應用之一是用於顯示數字和符號的數碼管，以及作為指示燈的單色LED。它們以簡單可靠的方式，實現瞭信息的可視化。 LED顯示屏（LED Display）： 這是LED技術在顯示領域最廣為人知的應用。LED顯示屏由大量微小的LED燈珠組成，通過控製每個燈珠的亮度和顔色，來顯示圖像和視頻。 像素間距（Pixel Pitch）： LED顯示屏的關鍵參數之一是像素間距，即相鄰像素點之間的距離。像素間距越小，分辨率越高，圖像越細膩。小間距LED顯示屏（通常像素間距小於3mm）的齣現，使得LED顯示屏能夠應用於室內高分辨率顯示場景，如會議室、控製中心等。 RGB LED： 現代LED顯示屏通常采用紅（Red）、綠（Green）、藍（Blue）三色LED作為基本像素單元。通過精確控製這三種顔色的LED的亮度，就可以混閤齣幾乎所有可見的顔色，實現全彩顯示。 驅動方式： LED顯示屏的驅動方式主要有靜態驅動和動態驅動（掃描驅動）。動態驅動通過分時復用LED的電流，能夠有效地降低成本和功耗，是目前主流的驅動方式。 應用場景： LED顯示屏的應用範圍極其廣泛，包括： 商業廣告： 戶外廣告牌、商店櫥窗、商場電子海報。 舞颱演藝： 背景牆、舞颱LED屏幕，營造震撼的視覺效果。 交通誘導： 路標指示、信息發布。 安防監控： 大型監控牆。 室內顯示： 會議室、展廳、指揮中心。 公共信息發布： 車站、機場、體育場館。 Micro LED 顯示技術： 作為下一代顯示技術，Micro LED 正在嶄露頭角。Micro LED是將單個微米級彆的LED芯片直接集成到驅動電路闆上，實現像素級彆的自發光。相比於LCD和OLED，Micro LED 具有更高的亮度、更廣的色域、更快的響應速度、更長的壽命以及更低的功耗。其潛在的應用領域包括高端電視、智能穿戴設備、AR/VR設備等。 LED背光技術： 在傳統的液晶顯示器（LCD）中，LED被用作背光源。通過LED燈珠發齣的光穿過液晶麵闆，從而形成可見的圖像。 側入式背光（Edge-lit）： LED燈珠排列在顯示器的邊緣，光綫通過導光闆傳播到整個屏幕。這種結構使顯示器更薄，但亮度均勻性可能稍遜一籌。 直下式背光（Direct-lit）： LED燈珠均勻分布在顯示屏的背麵。這種結構可以實現更好的亮度和對比度控製，但會使顯示器更厚。 局部控光（Local Dimming）： 在直下式背光的基礎上，通過對LED燈珠進行分組控製，可以實現局部區域的亮度調節，從而顯著提升顯示器的對比度和黑場錶現。 五、 LED技術的發展趨勢與未來展望 LED技術的發展從未止步，其不斷突破的性能和日益拓展的應用領域，預示著一個更加光明和智能的未來。 效率與亮度的持續提升： 隨著材料科學和器件結構的不斷優化，LED的發光效率和亮度將持續提升，單位能耗産生的光通量將更高，為節能減排做齣更大貢獻。 色彩錶現的精進： 對LED材料和熒光粉的深入研究，將帶來更寬廣的色域和更精準的色彩還原能力。特彆是在全彩LED顯示屏領域，將實現更加逼真的視覺體驗。 Mini LED 與 Micro LED 的普及： Mini LED 作為LCD背光技術的一種，已經開始在中高端顯示器和電視上普及，帶來瞭更好的對比度和HDR效果。Micro LED 作為終極顯示技術，盡管目前成本較高，但其在顯示性能上的絕對優勢，使其在未來高端顯示市場擁有巨大的潛力。 智能與集成化： 未來的LED器件將更加智能化，能夠集成更多的功能，如感應、通信等，實現與物聯網的深度融閤。例如，Li-Fi（光通信）技術利用LED的光進行數據傳輸，將為我們帶來全新的通信方式。 環保與可持續性： LED技術的低功耗、長壽命特性本身就符閤可持續發展的理念。未來的LED製造工藝將更加環保，減少對環境的影響。 六、 結語：光影交織的無限可能 從最初簡單的指示燈，到如今驅動著智能手機屏幕、車載顯示、甚至是虛擬現實體驗的核心技術，LED器件的發展曆程，就是一部科技不斷進步、創新永無止境的生動篇章。它以其獨特的光學魅力，悄然改變著我們的生活方式，點亮瞭我們眼前的世界，也照亮瞭通往未來的道路。理解LED的奧秘，就是理解現代科技發展的一個重要縮影。這束光，將繼續穿透時空，編織齣更加璀璨的未來。

評分☆☆☆☆☆

我對《全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲》的初步印象 說實話，一開始拿到這本書，我並沒有抱太大的期望，畢竟市麵上的LED書籍層齣不窮，很多都大同小異。然而，《全新正版 LED器件與工藝技術》給我帶來瞭意想不到的驚喜。我最欣賞的是它對“全新”和“正版”的強調，這在技術書籍領域尤為重要，因為LED技術更新迭代速度非常快，過時的信息隻會誤導讀者。這本書內容的新穎性和前沿性，讓我看到瞭郭偉玲老師在LED領域深耕多年的積纍和對行業趨勢的敏銳洞察。她在器件設計、材料選擇、以及各種先進工藝流程的介紹上，都顯得遊刃有餘，仿佛在娓娓道來一個精彩的技術故事。我尤其對書中關於新型LED結構和高效發光材料的討論印象深刻，這為我未來的研發方嚮提供瞭不少啓發。

評分☆☆☆☆☆

讀《全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲》有感 這本書簡直是我近期技術閱讀的一股清流！作為一名初涉LED領域的研究生，我之前看瞭不少泛泛而談的入門書籍，總覺得抓不住核心，像是隔靴搔癢。直到我翻開這本《全新正版 LED器件與工藝技術》，纔真正有種醍醐灌頂的感覺。郭偉玲老師的敘述方式非常引人入勝，她沒有像某些技術書籍那樣堆砌一堆晦澀難懂的公式和概念，而是將復雜的LED器件結構和製造工藝，通過清晰的圖示和生動的比喻，一層層地剝開。尤其是在講解PN結的形成和發光機理時，我感覺自己仿佛置身於一個微觀的半導體世界，親眼見證電子與空穴的“邂逅”並釋放齣光芒。書中的案例分析也非常實用，讓我能夠將理論知識與實際應用聯係起來，而不是停留在空中樓閣。我已經迫不及待地想在我的實驗項目中應用書中學到的知識瞭！

評分☆☆☆☆☆

從讀者角度看《全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲》的價值 作為一名在LED封裝行業摸爬滾打多年的技術人員，我深知理論與實踐之間的鴻溝。很多時候，我們看到的教材上的公式和原理，在實際生産中卻會遇到這樣那樣的問題。而《全新正版 LED器件與工藝技術》這本書，正是彌閤瞭這一鴻溝。郭偉玲老師不僅講解瞭LED器件的原理，更重要的是，她將這些原理與實際的生産工藝緊密結閤。書中關於提高器件效率、降低成本、以及解決散熱等實際問題的探討，都非常切閤我們日常工作的需求。我特彆喜歡書中的一些“經驗之談”，這些都是作者多年實踐積纍的寶貴財富，能夠幫助我們避免走彎路，提高工作效率。這本書絕對是LED從業者案頭必備的參考書。

評分☆☆☆☆☆

《全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲》：對工藝細節的深度挖掘 這本書最大的亮點在於它對LED器件製造工藝的細緻入微的描寫。很多書可能隻停留在原理層麵，但《全新正版 LED器件與工藝技術》卻深入到瞭MOCVD外延生長、光刻、刻蝕、封裝等每一個關鍵環節。郭偉玲老師的語言非常嚴謹，但又不失易懂，她會詳細解釋每一個工藝步驟的目的，以及可能遇到的挑戰和解決方案。例如，在講解MOCVD過程中，她會詳細說明不同前驅體、反應溫度、壓力對材料質量的影響，並給齣相應的優化建議。這一點對於我這樣需要進行實際工藝開發的人來說，簡直是無價之寶。我感覺自己仿佛擁有瞭一本“操作手冊”，可以對照著書中的指導去優化我的實驗參數，解決生産中遇到的瓶頸。

評分☆☆☆☆☆

《全新正版 LED器件與工藝技術 郭偉玲》：一場知識的盛宴 能夠閱讀《全新正版 LED器件與工藝技術》這本書，對我而言，無疑是一場知識的盛宴。從宏觀的LED産業發展趨勢，到微觀的原子層級材料生長，這本書都展現瞭令人驚嘆的廣度和深度。郭偉玲老師的寫作風格非常獨特，她能夠將最前沿的科學研究成果，用一種通俗易懂但又不失科學嚴謹的方式呈現齣來。我尤其欣賞書中對不同LED應用場景的介紹，比如照明、顯示、車載等，並分析瞭不同場景下對LED器件性能的要求以及相應的技術解決方案。這種係統性的梳理，讓我對LED技術在各個領域的應用有瞭更清晰的認識，也激發瞭我對未來LED技術發展方嚮的思考。這本書讓我感覺自己不再是一個孤立的知識點學習者，而是一個能夠站在更廣闊視角審視LED技術的“戰略傢”。