LED器件与工艺技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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郭伟玲 编

图书标签:

• LED
• 半导体照明
• 器件物理
• 材料科学
• 工艺技术
• 光电技术
• 封装技术
• 芯片制造
• 显示技术
• 照明工程

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121267482

版次：1

商品编码：11774360

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：248

正文语种：中文

内容简介

　　为满足培养面向半导体照明上游产业外延、芯片研发和工程应用型人才的需要，本书以LED外延和芯片技术为重点，结合LED外延结构设计方法，贴近LED芯片结构的的制造工艺技术，给出了完整的LED从外延生长、芯片制备和封装技术的知识体系。__eol__全书包括三个部分。第一部分是外延技术，包括LED材料外延生长技术原理和设备、半导体材料检测技术、蓝绿光LED外延结构设计与制备、黄红光LED外延结构设计与制备。第二部分是芯片技术，包括LED芯片结构及制备工艺、蓝绿光LED芯片高光提取技术、红黄光LED芯片结构设计与制备工艺，从LED芯片制备基本工艺技术到整体工艺流程，以及先进的高光效结构设计，涵盖了GaN和AlGaInP两个材料系的芯片结构特性及制备过程，介绍了高压LED结构及制备技术。第三部分是LED封装技术， 从封装的目的、光学设计和热学设计方面对封装技术进行了介绍。

作者简介

郭伟玲,北京工业大学博士,教授,1990至今曾在北京工业大学电控学院可靠性物理实验室,香港大学电气电子工程系光电子实验室,北京工业大学光电子技术省部共建教育部重点实验室从事科研及教学工作.曾获北京市科技进步一等奖（排名第10）,第五届中国发明博览会银奖（第3）等.

前言/序言

《光影织梦：现代光学材料的演变与应用》 序章：捕获光明的炼金术 自古以来，人类便对光明充满了好奇与敬畏。从烯烯的烛火到熊熊的篝火，再到照亮城市夜空的璀璨灯火，我们从未停止过对光明的探索与驾驭。如果说火是人类文明的起点，那么对光的认知与利用，则定义了我们步入现代社会的步伐。当物理学揭示出光的粒子与波动二象性，当化学家们合成出前所未有的物质，当工程师们将抽象的理论转化为触手可及的设备，一项项革命性的技术便应运而生，彻底改变了我们的生活方式。 《光影织梦》一书，并非聚焦于某一种特定的发光器件，而是将目光投向了支撑现代光学器件发展的宏大背景——即那些能够与光进行交互、并能够按照我们意愿改变光属性的材料。它是一部关于“光”的炼金术史，讲述了人类如何从理解光的本质开始，逐步掌握了“织造”出拥有特定光学性能的材料，并最终将其巧妙地应用于各种场景的传奇故事。这本书的视角是广阔的，它跳出了狭隘的技术细节，深入到材料科学、量子力学、纳米技术等更为基础的领域，去剖析那些“看不见”的原理，是如何孕育出我们“看得见”的光彩。 第一章：从原子振荡到光子跃迁——发光原理的基石 想要理解任何发光器件，首先必须理解“光从何而来”。本书的第一章，将带领读者穿越到微观世界，从最基本的原子与分子层面，揭示发光的本质。我们将追溯能量如何在物质中积累，又如何在特定的条件下以光子的形式释放出来。 经典电磁理论与物质相互作用： 回顾洛伦兹模型等经典理论，解释宏观介质中的极化现象如何影响光的传播，以及为何某些物质会在电磁场作用下发出辉光。我们将探讨黑体辐射定律，理解热发光的物理基础，虽然这并非本书的核心，但却是理解更复杂发光机制的必要铺垫。 量子力学的曙光： 深入普朗克量子假说和爱因斯坦光电效应，理解量子化能量的概念是如何颠覆经典物理学，并为解释原子能级跃迁奠定理论基础。我们将详细介绍原子和分子的能级结构，以及电子如何在不同能级之间跃迁，吸收或释放能量。 光子作为能量量子： 明确光子概念，解释能量的离散性如何导致光谱的出现，以及不同发光机制中，光子的能量（即光的颜色）是如何由物质的能级差决定的。我们将审视受激发射、荧光、磷光等基本的光学现象，理解它们背后的量子力学原理。 本章的目标是为读者建立一个坚实的理论框架，理解所有发光现象的根源——物质与能量的量子化交互。这如同烹饪前的食材准备，没有优质的食材，再精湛的技艺也无法做出美味佳肴。 第二章：色彩的魔方——无机光学材料的探索 当理论的基石稳固后，我们便需要探索能够承载这些光影魔法的“画布”——光学材料。本书的第二章，将聚焦于那些在我们身边早已默默奉行的无机光学材料，它们是如何被人类发现、提炼、改性，并最终成为我们日常生活中不可或缺的光学组件。 晶体的光辉： 探讨各种晶体材料的光学特性。从早期用于照明的水晶（虽然主要是折射和反射，但也涉及其结构对光的影响），到现代用于光学元件的宝石（如红宝石、蓝宝石的致色机理），再到半导体晶体（如硅、砷化镓）在光电器件中的关键作用。我们将介绍晶体结构对光传播的各向异性影响，以及缺陷、杂质如何改变材料的光学性能。 陶瓷与玻璃： 详细阐述玻璃的制造原理及其光学特性。我们将分析不同成分的玻璃（如石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、铅玻璃）如何影响其透光性、折射率、色散等参数，并介绍玻璃作为光学镜片、棱镜、光纤等的基础材料地位。同时，也将触及一些特种陶瓷材料在光学领域的应用，如高硬度光学涂层等。 稀土元素与发光： 深入剖析稀土元素在发光材料领域的神奇作用。我们将揭示稀土离子独特的4f电子结构如何使其成为优异的发光中心，产生各种鲜艳而稳定的色彩。从早期的荧光粉（如用于CRT显示器的三基色荧光粉）到现代用于固态照明的LED荧光粉，稀土材料一直是色彩控制的关键。我们将详细介绍不同稀土离子（如Eu, Tb, Yb, Er）的发光特性，以及它们在不同基质材料中的应用。 金属与等离激元： 虽非直接发光材料，但金属在光学中的作用同样不可忽视。本节将简要介绍金属的自由电子如何与光发生强烈的相互作用，形成表面等离激元共振（SPR）等现象，这些现象在传感、增强光谱学等领域有着重要的潜在应用。 本章旨在展现材料科学的博大精深，说明正是这些形态各异、成分复杂的无机材料，为光学的进步提供了物理载体，也为我们创造了五彩斑斓的世界。 第三章：分子构筑的光之语言——有机光学材料的崛起 相较于无机材料的坚固与稳定，有机材料以其独特的柔韧性、易于改性和更丰富的结构多样性，在光学领域开辟了全新的天地。本书的第三章，将目光转向有机分子，看它们如何被精心设计和合成为能够发出、操控甚至存储光线的“活”的材料。 共轭体系与电荷离域： 深入理解有机分子的共轭π电子体系。我们将阐述共轭长度、取代基效应如何影响分子的吸收光谱和发射光谱，以及如何通过精巧的分子设计来调控光的颜色和效率。从早期的有机染料到现代的荧光染料，共轭体系是其发光性能的灵魂。 导电聚合物与电致发光： 介绍具有半导体特性的导电聚合物。我们将探讨共轭聚合物链上的电荷传输机制，以及如何通过注入电荷使其发生电致发光。这将引出有机电致发光（OLED）的基本原理，分析其在显示和照明领域的巨大潜力，以及不同类型的聚合物（如聚苯乙烯衍生物、聚噻吩衍生物）在其中扮演的角色。 荧光染料与生物成像： 聚焦于在生命科学领域扮演重要角色的有机荧光染料。我们将讨论具有高量子产率、窄发射光谱、良好光稳定性的荧光探针的设计原则，以及它们如何被应用于细胞成像、药物追踪、分子诊断等前沿研究。从经典的FITC、TRITC到现代的量子点类似物，有机荧光染料是生命之光的“显微镜”。 液晶与光控： 探讨液晶材料的光学各向异性及其应用。我们将分析液晶分子如何在外场（如电场）作用下定向排列，从而改变光的偏振状态和透射率。这使得液晶成为LCD显示技术的核心，也为光开关、光调制器等器件提供了基础。 分子组装与超分子光学： 展望有机分子在自组装方面的潜力。通过分子间的弱相互作用，有机分子可以自发形成有序的纳米结构，赋予材料新的光学性能，如结构色、非线性光学效应等。这将引导读者思考“分子机器”与“光”的结合。 本章将展现有机合成的无限可能，说明通过对微观分子的精确操控，我们可以“编织”出具有复杂光学功能的“光子材料”，为未来的科技发展提供了源源不断的灵感。 第四章：纳米尺度下的光之奇迹——量子点与表面等离激元 进入21世纪，纳米科技的蓬勃发展为光学材料领域带来了革命性的突破。本书的第四章，将聚焦于在纳米尺度上才能展现出独特光学行为的材料，它们如何通过尺寸效应和表面效应，解锁了前所未有的光功能。 量子点的崛起： 详细介绍半导体量子点（QDs）。我们将解释量子尺寸效应如何导致量子点具有随尺寸变化的带隙，从而产生可调谐的吸收和发射光谱。从早期的CdSe量子点到无镉量子点，我们将讨论其合成方法（如热注入法、溶剂热法），表征技术，以及在显示、照明、生物成像、太阳能电池等领域的广泛应用。 金属纳米粒子与等离激元光学： 深入探讨金属纳米粒子（如金、银纳米粒子）在表面等离激元共振（SPR）和局域表面等离激元共振（LSPR）下的独特光学响应。我们将分析其对光的散射和吸收特性，以及如何利用其局域场增强效应来提高传感器的灵敏度，或实现表面增强拉曼散射（SERS）。 纳米结构光学器件： 介绍将纳米材料集成到光学器件中的方法。例如，纳米结构的表面如何用于控制光的衍射、干涉，实现超表面（Metasurface）等先进光学功能，例如实现平面透镜、全息成像等。 纳米材料在光催化与储能中的应用： 拓展纳米材料在光能转化和利用方面的研究。例如，纳米半导体在光催化分解水制氢、二氧化碳还原中的作用，以及纳米材料在光电转换效率提升方面的贡献。 本章将带领读者领略纳米尺度下“光”的另一番景象，理解微观结构的精巧设计如何带来宏观光学性能的巨大飞跃，为更高效、更先进的光学应用打开了新的大门。 第五章：光的未来——新兴光学材料与集成化发展 科技的脚步永不停歇，光学材料的研究也在不断向前。本书的第五章，将展望未来，探讨那些尚处于萌芽阶段，但极具潜力的新兴光学材料，以及光学器件如何朝着集成化、智能化方向发展。 钙钛矿材料的潜力： 介绍钙钛矿（Perovskites）在太阳能电池和LED领域的惊人进展。我们将分析其独特的晶体结构和电子特性，解释其为何能够实现高效率的光电转换。同时，也将讨论其在稳定性、毒性等方面的挑战与解决方案。 二维材料的光学特性： 探讨如石墨烯、二维过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料在光学领域的独特性能。例如，石墨烯的宽带吸收和电调控能力，TMDs的光致发光和激子效应。它们为制造超薄、柔性、高效的光电器件提供了可能。 光子晶体与集成光子学： 介绍光子晶体的概念，即周期性介质结构对光传播的调控作用。我们将探讨其在光波导、滤波器、激光器等方面的应用，以及如何通过光子集成电路（PIC）将多种光学功能集成到同一芯片上，实现微型化、高性能化的光学系统。 智能光学材料： 展望能够根据外部刺激（如光、电、热、力）动态改变其光学性能的智能材料。例如，电致变色材料、热致变色材料、形状记忆聚合物等，它们为实现自适应光学、可重构光学器件提供了可能性。 光学与人工智能的融合： 探讨光学材料与人工智能（AI）的交叉领域。例如，利用AI辅助设计新型光学材料，或者开发基于光学的神经网络加速器。 本章旨在激发读者的想象力，描绘出光学材料未来发展的蓝图。它不仅仅是材料的创新，更是系统性的集成与智能化，预示着一个更加智能、高效、多彩的光明世界。 结语：光影交织的无限可能 《光影织梦》并非一本单纯的科普读物，它更像是一次穿越时空的旅行，带领读者从微观的原子振荡到宏观的应用场景，从基础的物理原理到前沿的材料创新。我们见证了人类如何以智慧和毅力，从自然界汲取灵感，又以创造性的思维，构筑出能够与光共舞的奇妙材料。 这本书的编写，旨在提供一个全面而深入的视角，去理解支撑现代光学技术发展的材料科学。它希望能够激发更多人对光学世界的兴趣，无论是初学者，还是有一定基础的科研人员，都能从中获得启发。因为，光，作为宇宙中最基本、最神秘的能量形式之一，与材料的交织，正在不断创造着属于人类文明的精彩篇章。每一次新材料的发现，每一次新技术的突破，都是对“光影织梦”最好的诠释。本书所呈现的，仅仅是这个宏大主题的一隅，而留给人类探索的空间，则如同宇宙一般，无限广阔。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本《LED器件与工艺技术》，我怀着一种探究的期待，想看看它究竟如何剖析我们日常生活中无处不在的LED技术。我首先注意到的是书中对LED发光原理的讲解，这一点做得非常扎实。它并没有简单地停留在“二极管通电发光”这个层面，而是深入到PN结的形成、载流子的注入、激子复合以及光子辐射的量子力学过程。书中通过清晰的图示和相对易懂的语言，将半导体物理的深奥概念进行了可视化，比如费米能级、禁带宽度、以及不同半导体材料（如GaN、GaAs等）的能带结构对发光颜色的影响。我特别喜欢其中对载流子注入效率和复合效率的讨论，这部分内容让我明白了为什么有些LED的光效更高，而有些则在高效工作时会伴随显著的温度升高。此外，书中还花了相当篇幅介绍了几种常见的LED结构，如外延生长技术（MOCVD、MBE）、器件的图形化和金属化工艺。这部分内容对于我理解LED芯片的制造流程非常有帮助，让我看到了从原材料到最终芯片的神奇转变。它详细描述了衬底的选择、外延层的沉积、光刻、刻蚀等关键步骤，并且对每一步骤中的工艺参数控制进行了细致的阐述，这对于我这种非专业人士来说，虽然有些术语依然陌生，但整体脉络是清晰可见的。

评分☆☆☆☆☆

书中对LED在不同应用领域的介绍，让我对这项技术的广泛性有了全新的认识。我原以为LED主要用于照明，但翻阅这本书后，我才意识到它早已渗透到我们生活的方方面面。书中详细列举了LED在显示屏领域的应用，包括小间距LED显示屏、透明LED显示屏等，并阐述了其在色彩还原、亮度、对比度以及刷新率等方面的优势。我特别对书中关于RGB三基色LED的混合发光原理以及如何实现广色域的讲解印象深刻。此外，书中还探讨了LED在汽车照明中的应用，从车前大灯到尾灯、转向灯，甚至内饰照明，LED凭借其快速响应、高亮度、长寿命等特点，已经成为汽车照明的主流选择。书中对LED车灯的配光设计、散热需求以及可靠性标准也进行了详细的分析。更让我感到惊喜的是，书中还提到了LED在植物照明、医疗照明、以及UV-LED（紫外LED）在固化、消毒等领域的应用。这些内容让我看到了LED技术强大的生命力和不断拓展的应用边界，也让我对这项技术未来的发展充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《LED器件与工艺技术》的过程中，我对LED的未来发展趋势和面临的挑战也有了更深入的思考。书中在探讨现有技术的同时，也展望了一些新兴的LED技术，比如Micro LED和Mini LED。它详细介绍了这些新技术的特点，包括更高的像素密度、更优的对比度和更低的功耗，以及它们在显示技术领域可能带来的颠覆性变革。书中也讨论了在实现这些先进技术过程中所面临的工艺难题，例如巨量转移、缺陷修复等，并分析了当前的研究进展和解决方案。此外，书中还对LED的材料创新进行了展望，例如 GaN基LED的性能提升，以及对新型发光材料（如量子点）的研究。我特别关注书中关于LED的绿色制造和环保理念的讨论，它强调了在LED的生产过程中如何减少能源消耗、降低环境污染，以及如何实现LED产品的回收利用。这让我意识到，LED技术的发展不仅是性能的提升，更与可持续发展和社会责任息息相关。总体而言，这本书为我提供了一个全面而深入的视角，让我对LED技术有了更清晰的认识，也对它的未来充满了信心和好奇。

评分☆☆☆☆☆

读到关于LED在驱动和控制方面的章节时，我发现这本书的实用性得到了进一步的提升。它不再局限于LED器件本身，而是将目光投向了如何让这些器件“活起来”并发挥作用。书中首先介绍了LED的驱动方式，从最简单的限流电阻驱动，到更复杂的恒流驱动电路。对于恒流驱动，它详细阐述了PWM（脉冲宽度调制）调光和线性调光等技术，并解释了不同调光方式在亮度均匀性、功耗和电磁兼容性方面的优劣。我尤其喜欢书中对开关电源拓扑结构的介绍，比如Buck、Boost、Buck-Boost等，以及它们在LED驱动电源设计中的应用。这些电路图和理论分析，虽然有一定的门槛，但书中逐步深入的讲解，让我逐渐理解了如何实现高效、稳定的LED驱动。此外，书中还涉及了LED的智能控制，包括各种通信协议（如DALI、Zigbee等）在LED照明系统中的应用，以及如何通过微控制器实现场景控制、远程调优等功能。这让我看到了LED技术在物联网和智能家居领域的巨大潜力。对于我这样的读者来说，了解这些驱动和控制技术，让我能够更深入地理解LED照明系统的设计和应用，甚至激发我学习相关电子设计知识的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书在LED器件的封装和可靠性方面，给我留下了深刻的印象。我一直觉得，将微小的LED芯片固定、保护并使其能正常工作的过程，也是一门非常重要的技术，而这本书恰恰在这方面给予了充分的关注。它详细介绍了各种封装形式，从早期的环氧树脂封装，到如今主流的SMD（表面贴装器件）封装，以及COB（板上芯片）封装和CSP（芯片级封装）。书中对不同封装材料的热学、光学和机械性能进行了对比分析，例如，解释了为什么有些封装材料会随着时间推移而发黄，影响LED的光效和色温。我特别对书中关于热管理和散热的设计策略感兴趣，它介绍了如何通过导热材料、散热片甚至主动散热方式来降低LED的工作温度，从而延长其寿命并保持性能稳定。此外，可靠性测试的内容也让我大开眼界。书中列举了各种加速寿命试验，如高温高湿试验、热循环试验、光衰测试等，并解释了这些试验如何模拟LED在实际使用中可能遇到的各种严苛环境。它还探讨了影响LED寿命的各种失效机制，包括材料老化、焊点开裂、封装体开裂等，并提出了相应的预防和改进措施。这些内容让我明白了，一个看似简单的LED灯泡背后，蕴含着如此多的工程智慧和严谨的质量控制。