制作LED的外延材料必须满足哪些要求？

制作LED的外延材料必须满足以下的一些要求:

①要有足够宽的禁带宽度Eg。由于LED的PN结在通过电流时发出的光的波长入取决于 PN结材料的禁带宽度Eg，两者之间的关系可以表示为；1=1 240/Eg。为了发出可见光（波长的 范围为380～780nm)，要求半导体材料的禁带宽度Eg>1.75eV;如要发出波长较短的蓝光或 紫外光，LED外延材料的值还要更大一些，应大于3eV。一般元素半导体是不能满足这个 要求的，这也是普通由锗或硅半导体制成的PN结在正向偏置下不能发光的原因。一般的化 合物半导体都具有比元素半导体更宽的禁带宽度；同时，在确定了 LED的发光波长后，还可 以通过调节多元半导体材料的组分配比来控制它的禁带宽度Eg值，例如对于铝铟镓磷 (AlInGaP)材料，可以通过选择合适的AlGa组分配比来控制它的禁带宽度，进而改变它的 发光颜色，使它的颜色由黄色变为深红，得到红、黄、绿等不同颜色。

鉴于上面提到这些原因，我们在制作LED时，必须选择化合物半导体做外延材料。

② 能够制作高电导率的P型、N型半导体晶体，以获得良好的PN结。晶体必须有足够 高的电导率才可以提供高发光效率所需要的电子-空穴对，为此，掺杂浓度应不低于 lxl017/cm3。为了减小正向串联电阻，应尽量选用载流子迁移率髙的材料，采用良好的外延 工艺与合适的掺杂材料，以及选择正确的掺杂浓度和温度。

③ 能够生成没有晶格缺陷和杂质的晶体。晶格缺陷和杂质会形成非发光复合中心，从而 降低LED发光的内量子效率和总发光效率。控制外延晶体的质量的因素有很多，如衬底材料、 晶体的外延生长工艺和方法等。

④ 发光复合率要大。由于发光复合率直接影响发光效率，所以目前高亮度LED和超高 亮度LED大都采用具有较大的发光复合率的直接跃迁型（或称直接带隙型）半导体材料来制 造，从而得到较高的发光效率。

根据以上这些要求，led外延所用的材料大都是Ⅲ-V族化合物半导体，例如砷化镓 (GaAs)、磷化镓（GaP)、镓铝砷（AlGaAs)、铝铟镓磷（AlInGaP)、铝铟镓氮（AlInGaN), 其他的还有IV族化合物碳化硅（SiC)及V-VI族化合物硒化砷（AsSe)等。