紫外光電子器件——氮化物技術(shù)及應(yīng)用

第1章氮化物紫外光電子器件技術(shù)及應(yīng)用概述/001

摘要001

1．1背景002

1．2UV發(fā)光器件及其應(yīng)用003

1．3UV-LED的最新技術(shù)和未來挑戰(zhàn)004

1．4UV-LED的主要參數(shù)和器件性能007

1．5缺陷對UV-LED IQE的作用008

1．6UV-LED的電注入效率和工作電壓010

1．7UV-LED的光提取011

1．8UV-LED的熱管理與退化012

1．9展望013

1．10小結(jié)014

致謝015

參考文獻(xiàn)015

第2章AlN體襯底的生長與性能/025

摘要025

2．1AlN晶體的特性與歷史026

2．2PVT法生長AlN體單晶：理論027

2．3PVT法生長AlN體單晶：技術(shù)029

2．4籽晶生長與晶體長大031

2．5PVT生長AlN體單晶的結(jié)構(gòu)缺陷033

2．6AlN襯底的雜質(zhì)及相應(yīng)性質(zhì)034

2．7結(jié)論與展望037

致謝038

參考文獻(xiàn)038

第3章藍(lán)寶石襯底上氮化物UV發(fā)光器件用AlGaN層氣相外延/044

摘要044

3．1簡介045

3．2MOVPE生長Al（Ga)N緩沖層046

3．3減少M(fèi)OVPE生長Al（Ga)N層TDD的技術(shù)048

3．4HVPE生長AlGaN層050

3．4．1HVPE技術(shù)基礎(chǔ)050

3．4．2襯底的選擇053

3．4．3HVPE選擇生長AlGaN層結(jié)果054

3．5小結(jié)062

致謝063

參考文獻(xiàn)063

第4章AlN/AlGaN生長技術(shù)和高效DUV-LED開發(fā)/067

摘要067

4．1簡介068

4．2DUV-LED研究背景068

4．3藍(lán)寶石襯底上高質(zhì)量AlN的生長技術(shù)073

4．4內(nèi)量子效率（IQE)的顯著提高076

4．5222～351nm AlGaN和InAlGaN DUV-LED080

4．6電注入效率（EIE)通過MQB的增加086

4．7未來高光提取效率（LEE)的LED設(shè)計(jì)092

4．8小結(jié)098

參考文獻(xiàn)098

第5章位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷對近帶邊發(fā)射AlGaN基DUV發(fā)光材料內(nèi)量子效率的影響/101

摘要101

5．1簡介103

5．2實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)104

5．3雜質(zhì)和點(diǎn)缺陷對AlN近帶邊發(fā)光動(dòng)力學(xué)的影響107

5．4AlxGa1-xN薄膜的近帶邊有效輻射壽命112

5．5硅摻雜及引起的陽離子空位形成對AlN模板上生長Al0．6Ga0．4N薄膜近帶邊發(fā)光的發(fā)光動(dòng)力學(xué)影響113

5．6小結(jié)117

致謝118

參考文獻(xiàn)118

第6章UV-LED的光偏振和光提取/122

摘要122

6．1紫外LED光提取123

6．2光偏振125

6．2．1影響AlGaN層光偏振開關(guān)的因素127

6．2．2光學(xué)偏振與襯底方向的關(guān)系130

6．2．3光學(xué)偏振對光提取效率的影響132

6．3改善光提取的概念134

6．3．1接觸材料與設(shè)計(jì)134

6．3．2表面制備138

6．3．3封裝144

參考文獻(xiàn)145

第7章半導(dǎo)體AlN襯底上高性能UVC-LED的制造及其使用點(diǎn)水消毒系統(tǒng)的應(yīng)用前景/151

摘要151

7．1簡介153

7．1．1UVC光源類型153

7．1．2什么是UVC光？153

7．1．3紫外殺菌如何工作？155

7．2AlN襯底上UVC LED的制造156

7．3提升POU水消毒用的UVC-LED性能增益162

7．3．1UVT效應(yīng)162

7．3．2設(shè)計(jì)靈活性164

7．3．3流動(dòng)單元建模165

7．3．4流動(dòng)分析案例165

7．3．5UVC光的使用168

參考文獻(xiàn)169

第8章AlGaN基紫外激光二極管/171

摘要171

8．1簡介172

8．2AlN體材上的最高材料質(zhì)量生長174

8．2．1AlN體襯底174

8．2．2同質(zhì)外延AlN174

8．2．3AlGaN激光器異質(zhì)結(jié)構(gòu)175

8．2．4多量子阱有源區(qū)176

8．3寬帶隙AlGaN材料的大電流能力177

8．4大電流水平下的高注入效率180

8．5光泵浦UV激光器183

8．6緊湊深紫外Ⅲ-N激光器的其他概念186

8．6．1電子束泵浦激光器186

8．6．2InGaN基VECSEL 二次諧波產(chǎn)生187

8．7小結(jié)187

致謝188

參考文獻(xiàn)188

第9章日盲和可見光盲AlGaN探測器/192

摘要192

9．1簡介193

9．2光電探測器基礎(chǔ)195

9．2．1特征參數(shù)與現(xiàn)象195

9．2．2各種類型的半導(dǎo)體光電探測器202

9．3Ⅲ族氮化物用于固態(tài)UV光電檢測211

9．3．1AlGaN基光電導(dǎo)體213

9．3．2AlGaN基MSM光電探測器213

9．3．3AlGaN基肖特基勢壘光電二極管214

9．3．4AlGaN基PIN光電二極管215

9．3．5AlGaN基雪崩光電探測器217

9．3．6AlGaN基光陰極219

9．3．7高度集成的Ⅲ氮族器件220

9．4寬禁帶光電探測器現(xiàn)狀221

9．5小結(jié)223

參考文獻(xiàn)224

第10章紫外LED水消毒應(yīng)用/234

摘要234

10．1簡介235

10．2紫外消毒的基本原則235

10．2．1影響紫外能流的因素237

10．2．2紫外反應(yīng)器性能的建模與驗(yàn)證239

10．3案例分析240

10．3．1測試紫外LED的實(shí)驗(yàn)設(shè)置提案241

10．3．2測試條件243

10．3．3使用紫外LED測試的結(jié)果246

10．4紫外LED水消毒應(yīng)用潛力251

致謝252

參考文獻(xiàn)252

第11章紫外發(fā)光器件皮膚病光療應(yīng)用/256

摘要256

11．1簡介257

11．2紫外光療的光源257

11．2．1自然日光258

11．2．2氣體放電燈259

11．2．3激光器261

11．2．4UV-LED261

11．3皮膚紫外光療的變化262

11．3．1補(bǔ)骨脂素加UVA（PUVA)治療262

11．3．2寬譜UVB（BB-UVB)治療263

11．3．3窄譜UVB（NB-UVB)治療264

11．3．4UVA-1治療265

11．3．5靶向紫外光療265

11．3．6體外光化學(xué)治療（ECP)266

11．4主要皮膚適應(yīng)證的作用機(jī)制267

11．4．1牛皮癬268

11．4．2特應(yīng)性皮炎268

11．4．3白癜風(fēng)269

11．4．4皮膚T細(xì)胞淋巴瘤269

11．4．5扁平蘚和斑禿269

11．4．6全身性硬化癥和硬斑病270

11．4．7移植體抗宿主病270

11．4．8多形性日光疹270

11．5采用新型UV發(fā)光器件的臨床研究271

11．5．1使用無極準(zhǔn)分子燈的研究271

11．5．2使用紫外LED的研究272

11．6總結(jié)與展望273

參考文獻(xiàn)273

第12章紫外發(fā)光器件氣體傳感應(yīng)用/281

摘要281

12．1簡介282

12．2吸收光譜284

12．3吸收光譜系統(tǒng)288

12．4紫外光譜儀光源291

12．5光譜儀用LED的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)295

12．6UV-LED吸收光譜儀的應(yīng)用298

12．6．1臭氧傳感器299

12．6．2臭氧傳感器設(shè)計(jì)299

12．6．3測量配置300

12．6．4結(jié)果300

12．6．5SO2和NO2傳感器301

12．6．6SO2/NO2氣體排放傳感器設(shè)計(jì)301

12．6．7測量配置302

12．7結(jié)論與展望303

參考文獻(xiàn)304

第13章化學(xué)與生命科學(xué)中的紫外熒光探測和光譜儀/306

摘要306

13．1簡介307

13．2熒光檢測和光譜儀的基礎(chǔ)和裝置308

13．3實(shí)驗(yàn)室分析儀器用熒光313

13．4環(huán)境監(jiān)測和生物分析用熒光化學(xué)傳感315

13．5用自發(fā)熒光探測微生物322

13．6皮膚病醫(yī)療診斷用熒光326

13．7總結(jié)與展望329

參考文獻(xiàn)329

第14章UVB誘導(dǎo)次生植物代謝物/339

摘要339

14．1次生植物代謝物的本質(zhì)和形成340

14．2次生植物代謝物的營養(yǎng)生理學(xué)341

14．3水果蔬菜消費(fèi)與慢性病的關(guān)系342

14．4植物-環(huán)境相互作用中的次生植物代謝物342

14．4．1植物的UVB感知和信令342

14．4．2UVB應(yīng)激源及植物生長調(diào)節(jié)劑344

14．5結(jié)構(gòu)分化UVB響應(yīng)345

14．5．1類黃酮和其他酚類346

14．5．2硫代葡萄糖苷349

14．6定制的UVB-LED次生植物代謝物UVB誘導(dǎo)351

14．6．1研究現(xiàn)狀：UVB-LED用于植物照明351

14．6．2UVB-LED針對性植物屬性觸發(fā)的優(yōu)勢352

14．6．3UVB-LED針對性植物屬性觸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置353

14．7展望354

參考文獻(xiàn)354

第15章紫外LED固化應(yīng)用/365

摘要365

15．1簡介366

15．2光源367

15．3化學(xué)機(jī)制368

15．4動(dòng)力學(xué)371

15．5醫(yī)學(xué)應(yīng)用372

15．6涂層、油墨和印刷375

15．7光固化快速成型377

15．8結(jié)論與展望378

參考文獻(xiàn)379

專業(yè)術(shù)語中英文對照表383

單位換算表400

本書全面介紹了基于Ⅲ族氮化物的紫外LED、激光器和探測器的新技術(shù)，涵蓋不同的襯底及外延方法，InAlGaN材料的光學(xué)、電學(xué)和結(jié)構(gòu)特性以及各種光電子器件，如UV-LED、紫外激光器和紫外日盲探測器。此外，綜述了紫外發(fā)光器件和探測的一些關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域，包括水凈化、光療、氣敏、熒光激發(fā)、植物生長照明和UV固化。

本書含有大量翔實(shí)的圖表和參考文獻(xiàn)，可供讀者進(jìn)一步了解和認(rèn)識(shí)氮化物紫外光電器件及其應(yīng)用。本書由德國、美國、日本、愛爾蘭等國的知名專家共同執(zhí)筆，各章的作者都在相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，其對技術(shù)發(fā)展的獨(dú)到見解，能夠開拓讀者思路，為國內(nèi)氮化物紫外光電子器件的發(fā)展提供借鑒和參考。

本書可供電氣工程、材料科學(xué)、物理學(xué)研究生層次的學(xué)生、研究人員和科學(xué)家，以及將紫外發(fā)光器件和探測器用到各種領(lǐng)域的開發(fā)人員參考。

本書主要以圖解形式介紹現(xiàn)代電子器件的基本知識(shí)、原理、識(shí)別及在不同領(lǐng)域、不同環(huán)境中的典型應(yīng)用。其特點(diǎn)以現(xiàn)代器件為例，介紹它們在新產(chǎn)品或高技術(shù)產(chǎn)品中的使用，突出應(yīng)用實(shí)例與效果。

本書適合廣大電子技術(shù)初學(xué)者、深造者、電子愛好者、電器設(shè)計(jì)者及相關(guān)院校師生參考。