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藍(lán)色發(fā)光二極管 (blue LED) 與其他 LED 相比有何特別？
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他們?nèi)齻€發(fā)明了基于InGaN的藍(lán)光發(fā)光二極管。InGaN的禁帶寬度大，所以電子從導(dǎo)帶向價帶墜落時發(fā)出高能量（短波長）的光。比如用GaAs作為二極管，由于禁帶寬度小，只能發(fā)出紅外光。寬禁帶的晶體長晶不容易，GaN不能像GaAs或Si一樣長成大片，柱形的單晶體?？紤]到晶格的匹配，一般只能在藍(lán)寶石上生長（現(xiàn)在也能在其他基地上生長，SiC,Si,甚至金屬）。
個人覺得這幾年的諾貝爾物理獎更傾向于給應(yīng)用物理方面的，能夠在世界產(chǎn)生巨大應(yīng)用前景或已經(jīng)產(chǎn)生極大影響的研究成果。比如光纖，石墨烯，加這次的藍(lán)光發(fā)光二極管。藍(lán)光二極管的產(chǎn)生，三元發(fā)光色才完備，才能使白光顯像成為可能。現(xiàn)在的廣場大屏幕LED，手機(jī)，電視都在用，已經(jīng)融進(jìn)了每家每戶。市場上已經(jīng)大量出現(xiàn)LED的燈泡，他們是通過改變藍(lán)光和黃光的比例產(chǎn)生出白光或類似太陽色的自然光，其中黃光是通過藍(lán)光照射熒光粉產(chǎn)生的。所以有了藍(lán)光LED 就有了白光，使節(jié)能的白光LED照明成為可能。之后的紫外光二極管加熒光粉產(chǎn)生的白光二極管（日光燈原理： 汞蒸氣產(chǎn)生紫外光，紫外光轟擊熒光粉后產(chǎn)生二級光子為白光），使白光具有了全光譜。未來的家庭，市政的光源必定是LED的天下。從影響力上看，這幾十年的物理研究，影響力無出其右。
多數(shù)解釋性內(nèi)容copy自wiki，因為wiki上的解釋已經(jīng)非常好了，至少比我臨時寫得要好。
首先解釋下能帶（引號斜體from wiki）：
“固體材料的能帶結(jié)構(gòu)由多條能帶組成，能帶分為傳導(dǎo)帶（簡稱導(dǎo)帶）、價電帶（簡稱價帶）和禁帶等，導(dǎo)帶和價帶間的空隙稱為能隙。
能帶結(jié)構(gòu)可以解釋固體中導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三大類區(qū)別的由來。材料的導(dǎo)電性是由“傳導(dǎo)帶”中含有的電子數(shù)量決定。當(dāng)電子從“價帶”獲得能量而跳躍至“傳導(dǎo)帶”時，電子就可以在帶間任意移動而導(dǎo)電。
一般常見的金屬材料，因為其傳導(dǎo)帶與價帶之間的“能隙”非常小，在室溫下電子很容易獲得能量而跳躍至傳導(dǎo)帶而導(dǎo)電，而絕緣材料則因為能隙很大（通常大于9電子伏特），電子很難跳躍至傳導(dǎo)帶，所以無法導(dǎo)電。一般半導(dǎo)體材料的能隙約為1至3電子伏特，介于導(dǎo)體和絕緣體之間。因此只要給予適當(dāng)條件的能量激發(fā)，或是改變其能隙之間距，此材料就能導(dǎo)電。”
我真的不太會科普，wiki的這段表述也不太容易理解，所以盡力解釋下：通俗點說（但不嚴(yán)謹(jǐn)）： 電子在晶體中有兩種狀態(tài)，一種是束縛態(tài)，繞著原子核轉(zhuǎn)的。另一種是自由狀態(tài)，可以在不同的原子核或是晶格中來回跑的。自由狀態(tài)的能量一般比束縛狀態(tài)的能量要高一點。比如說金屬，有很大一部分電子是自由的，可以在不同晶格中穿梭，所以金屬能導(dǎo)電。但是本征半導(dǎo)體（沒有摻雜的半導(dǎo)體）或絕緣體，電子都束縛在原子核周圍?？繜峒ぐl(fā)，電子還不能變成自由態(tài)，所以一般情況下不導(dǎo)電。
對于本征半導(dǎo)體或絕緣體，從束縛狀態(tài)到自由狀態(tài)，電子需要一定的能量去激發(fā)，可以通過熱，震動，光子，其他粒子等等。束縛態(tài)中，存在著各種能帶，電子可以存在于這些能帶中，每個能帶存在著兩個自旋相反的電子。電子的能量從低到高填滿了這些束縛態(tài)的能帶，我們稱之為價帶。價帶填滿的時候，價帶是滿帶，滿帶不導(dǎo)電。其中價帶的能量最高的那一條帶的能量最高點，稱之為價帶頂。一會會用到這個概念。同樣，自由態(tài)現(xiàn)在是空帶，沒有電子，也不會導(dǎo)電。但是一旦有了電子，這些電子就能自由穿梭，開始導(dǎo)電，自由態(tài)對應(yīng)的能帶，我們成為導(dǎo)帶。其中導(dǎo)帶的能量最低的那一條帶的能量最低點，稱之為導(dǎo)帶底。價帶頂和導(dǎo)帶底之間的能量差稱之為禁帶。電子不能在禁帶中存在，因為沒有可以存在的態(tài)。
那么怎么讓半導(dǎo)體導(dǎo)電呢，就是摻雜?！?i>摻雜是半導(dǎo)體制造工藝中，為純的本征半導(dǎo)體引入雜質(zhì)，使之電氣屬性被改變的過程。“摻雜就是在禁帶中增加一條摻雜能級， 本來不能有電子存在的地方，由于引入了一條摻雜能級了，所以可以有電子存在。有的摻雜能級靠近價帶，稱為P摻雜，價帶中的電子通過熱激發(fā)到了摻雜能級，就能導(dǎo)電，因為這時價帶不再是滿帶，空穴能自由走。想象一下，一個原子缺了一個束縛的電子后，邊上的原子有時會貢獻(xiàn)一個電子給他，邊上的原子就缺了一個電子。缺了電子的位置成為空穴。同時，有的摻雜能級靠近導(dǎo)帶就是N摻雜。摻雜能級中的電子可以激發(fā)到導(dǎo)帶，參與傳導(dǎo)。 這些參與導(dǎo)電的電子或空穴成為載流子。載流子濃度越高，導(dǎo)電性能越好。
把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體貼在一起就是個PN結(jié)，Diode（二極管）。 LED就是PN結(jié)的一個應(yīng)用，其中D 就是Diode。
剛才說到，P型摻雜后，價帶上有空穴；N型摻雜后，導(dǎo)帶上有電子。那么將P和N貼在一起會發(fā)生什么呢？導(dǎo)帶上的電子會落到價帶上的空穴，這是個電子空穴的復(fù)合過程，復(fù)合的過程也是一個發(fā)光的過程。因為導(dǎo)帶上的電子能量高 ，價帶上的空穴能量低。在下落過程中，發(fā)出一個光子。這個光子的能量正好是導(dǎo)帶底的能量減去價帶頂?shù)哪芰浚簿褪侵罢f的禁帶寬度。光子的能量和光子的波長有關(guān)，E=hv。波長越短，顏色偏紫，能量越高；波長越長，顏色偏紅，能量越低。也就是說：禁帶寬度越大，產(chǎn)生偏藍(lán)光，禁帶寬度越小，產(chǎn)生偏紅光。
這些就是LED的基本原理了.。
