本书以作者及其研究团队多年的研究成果为基础，详细介绍了III族氮化物紫外发光二极管的材料外延、芯片制作、器件封装和系统应用，内容集学术性和实用性为一体。全书共8章，内容包括：氮化物半导体材料性质及外延生长理论，氮化物半导体材料制备及表征方法，深紫外发光二极管的量子效率与结构设计、关键制备工艺、封装技术、应用，以及当前氮化物深紫外发光二极管的一些研究前沿和热点。
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“先进光电子科学与技术丛书”序
前言
第1章 氮化物半导体材料性质 1
1.1 III族氮化物半导体的晶体结构和能带结构 1
1.2 III族氮化物半导体的极化效应 3
参考文献 4
第2章 氮化物半导体材料制备及表征方法 5
2.1 氮化物体材料的制备方法 5
2.1.1 HVPE制备AlN体材料 5
2.1.2 PVT制备AlN体材料 7
2.2 氮化物薄膜材料的制备方法 9
2.2.1 真空蒸发镀膜 9
2.2.2 溅射 10
2.2.3 PLD 11
2.2.4 MBE 12
2.2.5 MOCVD 13
2.2.6 CBE 13
2.3 氮化物半导体材料的表征方法 13
2.3.1 XRD简介 14
2.3.2 SEM简介(附带EDS) 14
2.3.3 AFM简介 15
2.3.4 Raman散射简介 16
2.3.5 SIMS简介 16
2.3.6 XPS简介 17
2.3.7 PL简介 17
2.3.8 CL简介 18
2.3.9 TEM简介 19
参考文献 19
第3章 高铝组分氮化物半导体材料外延生长和掺杂 22
3.1 AlN基氮化物材料MOCVD生长化学反应动力学 22
3.1.1 MOCVD生长AlN的化学反应动力学 22
3.1.2 高Al组分AlGa(In)N的MOCVD化学反应动力学 26
3.1.3 AlN及高Al组分材料表面动力学 29
3.2 AlN及高Al组分AlGa(In)NMOCVD外延技术 31
3.2.1 蓝宝石上异质AlN成核及缓冲层生长 31
3.2.2 脉冲法AlN生长技术 32
3.2.3 高Al组分AlGa(In)NMOCVD异质侧向外延 34
3.3 高铝组分氮化物半导体材料的掺杂 36
3.3.1 引言 36
3.3.2 AlGaN材料n型掺杂 37
3.3.3 AlGaN材料p型掺杂 41
3.4 基于二维材料的AlN范德瓦耳斯外延研究 46
3.4.1 范德瓦耳斯外延基本原理 46
3.4.2 范德瓦耳斯外延研究现状 49
3.4.3 悬挂键与成核研究 53
3.4.4 AlN薄膜生长(不同生长阶段及生长模型) 56
参考文献 58
第4章 深紫外发光二极管的量子效率与结构设计 71
4.1 LED基本参数及概念 71
4.1.1 辐射复合与非辐射复合 72
4.1.2 缺陷对内量子效率的影响 73
4.2 高效率深紫外器件结构设计 74
4.2.1 提高器件辐射复合效率 75
4.2.2 提高电子注入效率 81
4.3 量子点及超薄量子阱深紫外发光结构 88
4.3.1 极端量子限制GaN/AlN结构 88
4.3.2 超薄GaN/AlN量子阱结构 90
4.3.3 GaN/AlN量子点/盘结构 99
4.4 同质衬底深紫外LED 110
4.4.1 引言 110
4.4.2 AlN同质外延 111
4.4.3 AlGaN及深紫外LED赝晶生长 112
4.4.4 赝晶深紫外LED的光提取效率 113
参考文献 114
第5章 深紫外发光二极管的芯片工艺关键技术 122
5.1 深紫外LED的芯片工艺流程 122
5.2 高铝组分氮化物半导体材料的欧姆接触 125
5.2.1 欧姆接触 125
5.2.2 欧姆接触电阻率测试 126
5.2.3 欧姆接触设计原则 129
5.3 深紫外发光结构的高反射电极和透明电极 132
5.3.1 高反射p型电极 132
5.3.2 侧壁高反射结构 133
5.3.3 透明电极 137
5.4 表面粗化与光提取技术 139
5.4.1 衬底背面粗化 139
5.4.2 衬底侧壁粗化 140
5.4.3 芯片整形 142
5.4.4 图形化蓝宝石衬底 144
5.5 深紫外LED的偏振模式与光提取 146
5.6 金属等离激元在深紫外LED中的应用 148
5.7 垂直结构深紫外LED 149
参考文献 154
第6章 深紫外发光二极管的封装与可靠性 161
6.1 封装材料及封装工艺 161
6.1.1 深紫外LED芯片结构 161
6.1.2 深紫外LED基板材料 162
6.1.3 深紫外LED焊接材料和封装工艺 167
6.2 深紫外LED的热管理工艺 173
6.2.1 散热方式 173
6.2.2 深紫外LED封装优化设计 175
6.3 深紫外LED的退化机制与寿命 177
6.3.1 ESD防护 177
6.3.2 失效与寿命 180
参考文献 184
第7章 氮化物深紫外受激发射材料与器件 187
7.1 氮化物受激发射材料与器件的发展 187
7.1.1 受激发射与激光原理 187
7.1.2 氮化物激光器发展与应用 189
7.2 同质衬底氮化物深紫外受激发射研究 190
7.2.1 深紫外光泵浦受激发射系统的设计 191
7.2.2 AlN单晶衬底上同质外延研究 192
7.2.3 同质衬底上深紫外光泵浦受激发射 194
7.3 异质衬底氮化物深紫外受激发射研究 197
7.3.1 激光器谐振腔的工艺制作 197
7.3.2 基于高品质谐振腔的深紫外受激发射 201
7.3.3 异质衬底上深紫外光泵浦受激发射研究 202
7.4 氮化物紫外激光二极管 206
7.4.1 MOCVD外延及器件结构 207
7.4.2 器件工艺流程 208
7.4.3 紫外激光二极管的发展状况 210
7.4.4 深紫外激光二极管的难点及展望 214
参考文献 216
第8章 应用与展望 222
8.1 氮化物深紫外光源在消毒净化处理中的应用 222
8.1.1 直接杀菌，分解有机物 223
8.1.2 产生臭氧 223
8.1.3 紫外光催化 224
8.1.4 紫外LED应用于消毒领域的优势 224
8.2 氮化物深紫外光源在皮肤病光疗中的应用 225
8.3 氮化物深紫外光源在气体探测领域的应用 226
8.4 氮化物深紫外光源在固化技术领域的应用 227
参考文献 228
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