氮化镓(GaN)二极管是否发光,取决于其具体类型:普通氮化镓功率二极管(用于电力转换,如整流、开关)不发光,而氮化镓基发光二极管(GaN-LED)会发光,且发光颜色主要集中在紫外光到蓝光范围,具体波长可通过材料设计调整。
为什么氮化镓基发光二极管(GaN-LED)会发光?
发光二极管(LED)的发光原理是:半导体材料中,电子从高能级(导带)跃迁到低能级(价带)时,与空穴复合,释放的能量以光子形式辐射出来(即 “电致发光”)。光子能量(对应光的波长)由半导体的 “禁带宽度” 决定:禁带宽度越大,光子能量越高,波长越短(能量与波长成反比)。
氮化镓(GaN)是宽禁带半导体,其本征禁带宽度约为 3.4 电子伏特(eV),对应光的波长约为 365 纳米(nm),属于紫外光范围。因此,纯氮化镓制成的 LED 会发出紫外光。
实际应用中,氮化镓基 LED 能发出哪些光?
实际应用中,通过调整材料组分(如掺杂铟 In、铝 Al 等元素),可改变氮化镓基半导体的禁带宽度,从而调整发光波长:
蓝光:最常见的是 “铟镓氮(InGaN)/ 氮化镓(GaN)” 异质结 LED,通过控制铟的比例,可将发光波长调整到 450-470nm(蓝光范围)。这是现代白光 LED 的核心 —— 蓝光 LED 激发荧光粉(如钇铝石榴石 YAG),即可转换为白光,广泛用于照明、显示屏、手机闪光灯等。
紫外光:若减少铟的掺杂(或使用铝镓氮 AlGaN/GaN 结构),禁带宽度增大,可发出波长更短的紫外光(200-365nm),包括深紫外光(<280nm),用于杀菌消毒、光刻、医疗检测等。
蓝绿光:适当提高铟的比例,波长可延长至 490-530nm,发出蓝绿色光,用于户外显示屏、水下照明等。
总结
只有氮化镓基发光二极管(GaN-LED) 会发光,其发光颜色以紫外光、蓝光为主,通过材料设计可扩展到蓝绿光;而我们常说的 “氮化镓功率二极管”(用于电源转换的器件)并不发光,核心功能是电力控制而非发光。