发光二极管应用原理 特性

GaAsP磷砷化镓LED（Ⅲ-Ⅴ族）

1、元件构造与发光特性
GaAs1-xPx可以作为红色（X=0.4，655nm）及黄（X=0.85，590nm）、橙（X=0.75，610nm）、绿色（X=1，555-565nm）发光二极管，最大不同在于红色LED系使用GaAs做基板，而黄、橙、绿色LED则以GaP为基板。由于发光区域GaAs1-xPx材料之晶格常数与基板相差甚大，无法直接长在基板上，因此均先成长一层组成份渐变层，逐渐将组成份调整至所需比例后再生长一层组成份固定层，但如果是黄色或橙色LED时，则尚须在组成份固定层之最后约20mm参杂氮。 PN接面是以锌拓散方式而形成，与一般液相结晶成长法（LPE）直接长成P型层形成PN接面者不同。 
     GaAs1-xPx材料之能隙与组成份x之关系在0＜x＜0.49范围内为直接能隙，因此发光效率较高，如红光LED(x=0.4)。 x＞0.49时为间接能隙，发光效率差，如黄光(x=0.85)及橙光(x=0.75)LED。为了提升间接能隙区之发光量子效率，在结晶成长之最后约20mm参杂氮，可使得发光量子效率增加。一般而言，在直接能隙范围内之GaAsP材料通常不参杂氮，如GaAs0.6P0.4红色LED；黄色、橙色或是绿色(x=1)LED则均参杂氮以提高发光效率。此外，由于GaP基板之能隙较黄、橙光之能量大，因此对黄、橙光而言，GaP基板是透明的，发出之光不会被基板所吸收。而GaAs0.6P0.4红光之能量较GaAs基板大，因此所发出之光会被基板所吸收。因此可以知道GaAsP或GaP之发光效率都不好。

2、结晶成长技术
GaAs1-xPx红、黄、橙三色之LED皆以气相结晶成长法(VPE)长成，以GaAs0.6P0.4红光LED而言，选择GaAs基板之晶格失配率为1.5%，黄光LED( x=0.85)，以GaP为基板之晶格失配率为0.6%，而晶格失配愈严重则结晶成长时之缺陷愈多，使得结晶品质变差，发光效率降低。

3、应用
以GaAsP材料做成之LED，由于前述晶格失配的问题，使得其亮度(为低亮度)不如以液相结晶成长(LPE)，晶格匹配良好之AlGaAs高亮度红色LED，但因其颜色涵盖红橙黄三色，因此广泛地应用于室内之显示，如家电、汽车仪表、活动看板等，是LED显示多彩色化不可或缺的元件。