氮化鎵(GaN)二極管是否發光,取決于其具體類型:普通氮化鎵功率二極管(用于電力轉換,如整流、開關)不發光,而氮化鎵基發光二極管(GaN-LED)會發光,且發光顏色主要集中在紫外光到藍光范圍,具體波長可通過材料設計調整。
為什么氮化鎵基發光二極管(GaN-LED)會發光?
發光二極管(LED)的發光原理是:半導體材料中,電子從高能級(導帶)躍遷到低能級(價帶)時,與空穴復合,釋放的能量以光子形式輻射出來(即 “電致發光”)。光子能量(對應光的波長)由半導體的 “禁帶寬度” 決定:禁帶寬度越大,光子能量越高,波長越短(能量與波長成反比)。
氮化鎵(GaN)是寬禁帶半導體,其本征禁帶寬度約為 3.4 電子伏特(eV),對應光的波長約為 365 納米(nm),屬于紫外光范圍。因此,純氮化鎵制成的 LED 會發出紫外光。
實際應用中,氮化鎵基 LED 能發出哪些光?
實際應用中,通過調整材料組分(如摻雜銦 In、鋁 Al 等元素),可改變氮化鎵基半導體的禁帶寬度,從而調整發光波長:
藍光:最常見的是 “銦鎵氮(InGaN)/ 氮化鎵(GaN)” 異質結 LED,通過控制銦的比例,可將發光波長調整到 450-470nm(藍光范圍)。這是現代白光 LED 的核心 —— 藍光 LED 激發熒光粉(如釔鋁石榴石 YAG),即可轉換為白光,廣泛用于照明、顯示屏、手機閃光燈等。
紫外光:若減少銦的摻雜(或使用鋁鎵氮 AlGaN/GaN 結構),禁帶寬度增大,可發出波長更短的紫外光(200-365nm),包括深紫外光(<280nm),用于殺菌消毒、光刻、醫療檢測等。
藍綠光:適當提高銦的比例,波長可延長至 490-530nm,發出藍綠色光,用于戶外顯示屏、水下照明等。
總結
只有氮化鎵基發光二極管(GaN-LED) 會發光,其發光顏色以紫外光、藍光為主,通過材料設計可擴展到藍綠光;而我們常說的 “氮化鎵功率二極管”(用于電源轉換的器件)并不發光,核心功能是電力控制而非發光。