材料注入式發光，無機材料及有機材料來源於載流子通過界面注入的發光。無機材料中這個界面是P型半導體及N型半導體的接觸面，有機材料中是材料同電極的接觸面。
基本介紹
- 中文名：材料注入式發光
- 所屬學科：材料學
無機材料注入式發光
PN結的結構中，由於P型一方的空穴濃度大於N型一方的空穴濃度，空穴將從P型一方向N型一方擴散。相反電子將從N型一方向P型一方擴散。在PN結交接面的N型一側自由電子減少，正離子及空穴增多。P型一側自由空穴減少，負離子及電子增多。它們形成偶極層產生了電場。這個電場阻止載流子的擴散。兩種過程達到平衡時，通過PN結的淨電流為零。跨過PN結的電勢差形成PN結的內建電勢。
這一電勢造成的電場，使結區內留不住自由電子和空穴，從而電阻很高；結區外的P型或N型半導體都有豐富的自由載流子，電阻很低。所以，當PN結兩端加有電壓時，外電壓的絕大部分將落在結區。加正向偏壓時N型為負，結區兩端的勢壘下降，擴散引起的電子電流上升，超過平衡擴散電流，從而有淨電流通
過結區。P區亦然。這樣N區及P區都會迎來不同電荷的自由載流子，它們和該區域自由載流子複合，產生髮光。用異質結時也可得到與PN結類似結果，但情形更為複雜。常見的發可見光的發光二極體有發紅光的GaAsP、GaAlAs，發綠光的GaP，發藍光的GaN等。在材料中摻入不同雜質可以改變發光顏色。在GaN上塗以發黃光的發光粉可得到白光，這類發光二極體的工作電壓低，壽命長，反應速度快，製備時還可使發光取向，已廣泛套用於日常顯示及廣場、大廳內的大面積顯示。由於這種發光二極體用的是單晶，所以只能以單管為主，拼湊成屏。
有機材料注入式發光
有機材料的半導電性是其產生注入電致發光的必要條件。由於它的遷移率很低，所以必須使用薄膜才能產生可觀的電致發光。它的發光機理是從陽極注入的空穴與從陰極注入的電子在有機材料體內複合的發光。這是一種高電場下出現的現象。由於兩種截然不同的遷移率差別很大，所以複合發光的強度正比於兩種載流子電流密度的乘積，而不是兩種載流子簡單的密度的乘積。
這兩種載流子注入後形成的電流相近時，發光效率達到最大。為了提高注入效率，採用了三種基本的結構：
①以功函式低的金屬作陰極，然後加一電子傳輸層ETL；
②以功函式高的金屬作陽極，然後加一空穴傳輸層HTL；
③在陰極處加一電子輸運層，在陽極處加一空穴輸運層。另外，為防止載流子未經複合而流失，還使用了阻擋層，它能透過一種載流子而阻擋另一種載流子。有機電致發光碟機動電壓低，亮度高，容易得到各種發光顏色，可作軟屏及大面積顯示屏。但它的壽命不易控制，特別是藍光的壽命不夠長。現已有利用它製作矩陣發光屏的嘗試。
