单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,半导体物理,SEMICONDUCTOR PHYSICS,1,半导体物理SEMICONDUCTOR PHYSICS1,第六章,p-n,结,1 p-n,结及其能带图,2 p-n,结的电流电压特性,3 p-n,结电容,4,p-n,结击穿,5,p-n,结隧道效应,2,第六章 p-n结 1 p-n结及其能带图2,3,3, 6.1 p-n,结及其其能带图,(1) p-n,结的形成,(2) p-n,结的基本概念,4, 6.1 p-n结及其其能带图 (1),6.1 pn,结及其能带图,6.1.1 pn,结的形成和杂质分析,在同一片半导体基片上，分别制造,P,型半导体和,N,型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了,PN,结。,PN,结是构造半导体器件的基本单元。其中，最简单的晶体二极管就是由,PN,结构成的。,P,N,5,6.1 pn结及其能带图6.1.1 pn结的形成和杂质分析在,p-n,结的形成,p-n,结的形成,控制同一块半导体的掺杂,形成,pn,结,(,合金法,;,扩散法,;,离子注入法等,),在,p(n),型半导体上外延生长,n(p),型半导体,同质结和异质结,由导电类型相反的同一种半导体单晶材料组成的,pn,结,-,同质结,由两种不同的半导体单晶材料组成的结,异质结,6, p-n结的形成6,工艺简介,:,合金法,合金烧结方法形成,pn,结,扩散法,高温下热扩散,进行掺杂,离子注入法,将杂质离子轰击到半导体基片中掺杂分布主要由离子质量和注入离子的能量决定（典型的离子能量是,30-300keV,注入剂量是在,10,11,-10,16,离子数,/cm2,范围），用于形成浅结,杂质分布的简化,:,突变结,线性缓变结,7,工艺简介: 7,图,6-2,图,6-3,合金法,8,图6-2图6-3合金法8,图,6-4,扩散法,离子注入法,9,图6-4扩散法离子注入法9,p-n,结的基本概念,空间电荷区,:,在结面附近,由于存在载流子浓度梯度,导致载流子的扩散,.,扩散的结果,:,在结面附近,出现静电荷,-,空间电荷,(,电离施主,电离受主,).,空间电荷区中存在电场,-,内建电场,内建电场的方向,:,np,.,在内建电场作用下,载流子要作漂移运动,.,10, p-n结的基本概念10,PN,结的形成,在半导体基片上分别制造,N,型和,P,型两种半导体。经过载流子的扩散运动和漂移运动,两运动最终达到平衡，由离子薄层形成的空间电荷区称为,PN,结。,11,11,1,PN,结的形成,12,1PN结的形成12,扩散运动,P,型和,N,型半导体结合在一起时，由于交界面（接触界）两侧多子和少子的浓度有很大差别，,N,区的电子必然向,P,区运动，,P,区的空穴也向,N,区运动，这种由于浓度差而引起的运动称为扩散运动。,漂移运动,在扩散运动同时，,PN,结构内部形成电荷区，（或称阻挡层，耗尽区等），在空间电荷区形成的内部形成电场的作用下，少子会定向运动产生漂移，即,N,区空穴向,P,区漂移，,P,区的电子向,N,区漂移。,动态平衡下的,PN,结,13,动态平衡下的PN结13,漂移运动,P,型半导体,N,型半导体,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,扩散运动,内电场,E,所以扩散和漂移这一对相反的运动最终达到平衡，相当于两个区之间没有电荷运动，空间电荷区的厚度固定不变。,14,漂移运动P型半导体,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,空间电荷区,N,型区,P,型区,电位,V,V,0,15,+,空间电荷区,在,PN,结的交界面附近，由于扩散运动使电子与空穴复合，多子的浓度下降，则在,P,区和,N,区分别出现了由不能移动的带电离子构成的区域，这就是空间电荷区，又称为阻挡层，耗尽层，垫垒区。,（见下一页的示意图）,内部电场,由空间电荷区（即,PN,结的交界面两侧的带有相反极性的离子电荷）将形成由,N,区指向,P,区的电场,E,，这一内部电场的作用是阻挡多子的扩散，加速少子的漂移。,耗尽层,在无外电场或外激发因素时，,PN,结处于动态平衡没有电流，内部电场,E,为恒定值，这时空间电荷区内没有载流子，故称为耗尽层。,16,16,17,17,18,18,平衡,p-n,结及其能带图,:,当无外加电压,载流子的流动终将达到动态平衡,(,漂移运动与扩散运动的效果相抵消,电荷没有净流动,),p-n,结有统一的,E,F,(,平衡,pn,结,),结面附近,存在内建电场,造成能带弯曲,形成,势垒区,(,即空间电荷区,).,19,平衡p-n结及其能带图:19,热平衡条件,P,N,Hole,Silicon (p-type),Silicon (n-type),20,热平衡条件PNHoleSilicon (p-type)Sil,热平衡条件,21,热平衡条件21,22,22,内建电势,23,内建电势23,内建电势,PN,结的内建电势决定于掺杂浓度,N,D,、,N,A,、材料禁带宽度以及工作温度,24,内建电势PN结的内建电势决定于掺杂浓度ND、NA、材料禁带宽,接触电势差,:,pn,结的势垒高度,eV,D,接触电势差,V,D,对非简并半导体,饱和电离近似,接触电势为,:,V,D,与二边掺杂有关,与,Eg,有关,25,接触电势差:25,图,6-8,电势,电子势能,(,能带,),26,图6-8电势电子势能(能带)26,平衡,p-n,结的载流子浓度分布,:,当电势零点取,x=-x,p,处,则有,:,势垒区的载流子浓度为,:,27,平衡p-n结的载流子浓度分布:27,即有,:,28,即有:28,图,6-9,29,图6-929,平衡,p-n,结载流子浓度分布的基本特点,:,同一种载流子在势垒区两边的浓度关系服从玻尔兹曼关系,处处都有,n,p=n,i,2,势垒区是,高阻区,(,常称作,耗尽层,),30,平衡p-n结载流子浓度分布的基本特点:30,Step Junction,31,Step Junction31, 6.2 p-n,结的电流电压特性,(1),dE,F,/dx,与电流密度的关系,(2),正向偏压下的,p-n,结,(3),反向偏压下的,p-n,结,(4),理想,p-n,结,(5),伏安特性,32, 6.2 p-n结的电流电压特性 (1),33,33,dE,F,/dx,与电流密度的关系,E,F,随位置的变化,与电流密度的关系,热平衡时, E,F,处处相等, p-n,结无电流通过,(,动态平衡,).,当,p-n,结有电流通过, E,F,就不再处处相等,.,且,电流越大, E,F,随位置的变化越快,.,34, dEF/dx与电流密度的关系34,总之,:,是否有电荷流动,并不仅仅取决于是否存在电场,当电流密度一定时,dE,F,/dx,与载流子浓度成反比,上述讨论也适用于电子子系及空穴子系,(,用准费米能级取代费米能级,):,35,总之:35,36,36,正向偏压下的,p-n,结,势垒,:,外电压主要降落于,势垒区,加正向偏压,V,势垒高度下降为,e(V,D,-V),势垒区宽度减少,.,图,6-10,37, 正向偏压下的p-n结势垒:图6-1037,非平衡子的电注入,:,正向偏压下,势垒区内电场减少,载流的扩散流,漂移流,非平衡子电注入形成少子扩散区,. (,外加正向偏压增大,非平衡子电注入增加,),边界处的,载流子浓度为,:,稳态时,扩散区内少子分布也是稳定的,.,38,非平衡子的电注入:38,正向偏压下非平衡少子的分布,39,正向偏压下非平衡少子的分布39,电流,:,在体内,电流是多子漂流电流,在少子扩散区,多子电流主要是漂流电流,;,少子,电流是扩散电流,讨论空穴电流的变化,:,在电子扩散区,空穴,(,多子,),边漂移边与电子复合,;,势垒区很薄,势垒区中空穴电流可认为不变,;,在空穴扩散区,空穴,(,少子,),边扩散边与电子复合,.,类似地,可讨论电子电流的变化,:,40,电流:40,稳态下,通过任一截面的总电流是相等的,J=J,+,+J,-,= J,+,(x,n,)+ J,-,(-x,p,),绿色,:,漂移电流,.,紫色,:,扩散电流,.,41,稳态下, 通过任一截面的总电流是相等的41,准费米能级,: E,F,-, E,F,+,在势垒区,扩散区,电子和空穴有不同的准费米能级,:,在扩散区,可认为多子的准费米能级保持不变,在势垒区,近似认为准费米能级保持不变,在扩散区,少子的准费米能级与位置有关,且有,:,42,准费米能级: EF-, EF+42,图,6-13,43,图6-1343,反向偏压下的,p-n,结,势垒高度,:,e(V,D,+,|,V,|,),非平衡子的电抽取,:,(,也形成少子扩散区,),44, 反向偏压下的p-n结势垒高度: e(VD+|V|,45,45,46,46,电流,:,仍有,J=J,+,+J,-,= J,+,(x,n,)+ J,-,(-x,p,),正向偏压时，在少子扩散区,少子复合率,产生率,(,非平衡载流子注入,);,反向时,产生率,复合率,(,少数载流子被抽取,),反向时,少子浓度梯度很小,反向电流很小,准费米能级,:,在势垒区,47,电流: 47,48,48,图,6-14,49,图6-1449,50,50,理想,p-n,结,理想,p-n,结,:,小注入条件,突变结,耗尽层近似,可认为外加电压全降落于耗尽层,+,在扩散区,少子电流只需考虑扩散,忽略耗尽层中的产生,复合,通过耗尽层时,可认为电子电流和空穴电流均保持不变,玻耳兹曼边界条件,51, 理想p-n结理想p-n结: 51,伏安特性,定性图象,正向偏压下,势垒降低,非平衡少子注入,正向电流随正向电压的增加很快增加,.,反向偏压下,势垒升高,非平衡少子被抽取,反向电流很小,并可达到饱和,.,52, 伏安特性定性图象52,53,53,54,54,理想二极管方程,PN,结正偏时,55,理想二极管方程PN结正偏时55,理想二极管方程,PN,结反偏时,56,理想二极管方程56,定量方程,基本假设,P,型区及,N,型区掺杂均匀分布，是突变结。,电中性区宽度远大于扩散长度。,冶金结为面积足够大的平面，不考虑边缘效应，载流子在,PN,结中一维流动。,空间电荷区宽度远小于少子扩散长度,不考虑空间电荷区的产生,复合作用。,P,型区和,N,型区的电阻率都足够低，外加电压全部降落在过渡区上。,57,定量方程基本假设57,准中性区的载流子运动情况,稳态时,假设,G,L,=0,边界条件,:,图,6.4,欧姆接触边界,耗尽层边界,58,准中性区的载流子运动情况稳态时, 假设GL=058,边界条件,欧姆接触边界,耗尽层边界,(pn,结定律,),59,边界条件欧姆接触边界59,耗尽层边界,P,型一侧,P,N,60,耗尽层边界P型一侧PN60,耗尽层边界,(,续,),N,型一侧,耗尽层边界处非平衡载流子浓度与,外加电压有关,61,耗尽层边界(续)N型一侧耗尽层边界处非平衡载流子浓度与61,准中性区载流子浓度,62,准中性区载流子浓度62,理想二极管方程,求解过程,准中性区少子扩散方程,求,J,p,(x,n,),求,J,n,(-x,p,),J= J,p,(x,n,)+ J,n,(-x,p,),63,理想二极管方程求解过程63,理想二极管方程,(1),新的坐标,:,边界条件,:,-x,p,x,n,0,x,X,64,理想二极管方程(1)新的坐标:-xp xn,空穴电流,一般解,65,空穴电流一般解65,电子电流,P,型侧,66,电子电流P型侧66,PN,结电流,67,PN结电流67,少子在扩散区中的分布,:,空穴扩散区,电子扩散区,68,少子在扩散区中的分布: 68,少子扩散电流,:,边界处的少子扩散电流为,69,少子扩散电流:69,JV,特性,:,70,JV特性:70,pn junction,diode,71,pn junction 71,对,J,V,特性的说明,:,单向导电性,:,反向饱和电流,Js,温度的影响,: T, Js,很快增加,单边突变结,: Js,的表达式中只有一项起主要作用,只需考虑一边的少子扩散,正向导通电压,: Eg,越大的材料,具有更大的正向导通电压,.,72,对JV特性的说明: 72,伏安特性,U,I,死区电压 硅管,0.6V,锗管0,.2V,。,导通压降,:,硅管,0.60.7V,锗管,0.2,0.3V,。,反向击穿电压,U,BR,73,伏安特性UI死区电压 硅管0.6V,锗管0.2V。导通压降:,74,74,与理想情况的偏差,大注入效应,空间电荷区的复合,75,与理想情况的偏差大注入效应75, p-n,结击穿,现象,:,对,p-n,结施加反向偏压时,当反向偏压增大到某一数值时,反向电流密度突然开始迅速增大,.,发生击穿时的反向偏压,- p-n,结的击穿电压,.,p-n,结击穿的基本原因,:,载流子数目的突然增加,.,76, p-n结击穿现象: 76,击穿机理,:,雪崩击穿,强电场下的碰撞电离,使载流子倍增,隧道击穿,大反向偏压下,隧道贯穿使反向电流急剧增加,热电击穿,不断上升的结温,使反向饱和电流持续地迅速增大,77,击穿机理:77, 3 p-n,结电容,(1),电容效应,(2),突变结的空间电荷区,(3),突变结势垒电容,(4),扩散电容,78, 3 p-n结电容 (1) 电容效,PN,结电容,79,PN结电容79,电容效应,p-n,结有存储和释放电荷的能力。,势垒电容,C,T,当,p-n,结上外加电压变化，势垒区的空间电荷相应变化所对应的电容效应,.,当,p-n,结上外加的正向电压增加，势垒高度降低,空间电荷减少,当,p-n,结上外加的反向电压增加，势垒高度增加,空间电荷增加,80, 电容效应p-n结有存储和释放电荷的能力。80,图,6-19(c),81,图6-19(c)81,扩散电容,C,D,当,p-n,结上外加电压变化，扩散区的非平衡载流子的积累相应变化所对应的电容效应,.,当正向偏置电压增加，扩散区内的非平衡载流子积累很快增加,在反向偏置下，非平衡载流子数变化不大,扩散电容 可忽略,p-n,结的势垒电容和扩散电容都随外加电压而变化,-,C,T,和,C,D,都是微分电容,:,C=dQ/dV,82,扩散电容 CD82,扩散电容,C,D,83,扩散电容 CD83,突变结的空间电荷区,耗尽层近似下的,空间电荷,:,突变结,+,杂质完全电离,+,耗尽近似,的条件下，势垒区中电离杂质组成空间电荷,势垒宽度,: d=,X,p,+X,n,势垒区中正负电荷总量相等：,|,Q,|=eN,A,X,p,=eN,D,X,n,84, 突变结的空间电荷区耗尽层近似下的空间电荷: 84,势垒区,能带,空间电荷分布,矩形近似,85,势垒区能带空间电荷分布矩形近似85,电场,:,泊松方程：,E=- ( dV/dx ) +C,在,x=0,处,内建电场数值达到极大,电势,:,抛物线分布,86,电场: 86,空间电荷,电场,87,空间电荷电场87,电势,能带,88,电势能带88,空间电荷区宽度,:,平衡,p-n,结,当加外电压,V,89,空间电荷区宽度:89,单边突变结,:,势垒区主要在轻掺杂一边,对,p,+,-n,结, N,B,代表,N,D,对,p-n,+,结, N,B,代表,N,A,90,单边突变结:90,P,+,-n,结,91,P+-n结91,突变结的,势垒电容,反向偏压下的,突变结,势垒电容,(,单位面积,):,92, 突变结的势垒电容反向偏压下的突变结势垒电容(单位面,几点说明,:,p-n,结的,势垒电容可以等效为一个平行板电容器,势垒宽度即两平行极板的距离,这里求得的势垒电容,主要适用于,反向偏置情况,单边突变结的势垒电容,:,93,几点说明:93,扩散电容,扩散电容,C,D,当,p-n,结上外加电压变化，扩散区的非平衡载流子的积累相应变化所对应的电容效应,.,94, 扩散电容扩散电容CD 当p-n结上外加电压变化，,少子在扩散区中的分布,:,在,空穴扩散区,在,电子扩散区,95,少子在扩散区中的分布: 95,PN,结的,单位面积微分扩散电容为,:,扩散电容在正向偏压和低频下起重要的作用,.,96,PN结的96,4,p-n,结的隧道效应,(1) p-n,结势垒区的隧道贯穿,(2),隧道结的,I-V,特性,97,4 p-n结的隧道效应 (1) p-n结势垒区的隧,隧道效应,隧道效应,能量低于势垒的粒子有一定的几率穿越势垒,.,这是一种量子力学效应,隧穿几率,与势垒的高度有关,与势垒的厚度有关,.,隧道二极管,利用量子隧穿现象的器件效应,98, 隧道效应98, p-n,结势垒区的隧道贯穿,隧道结,p-n,结,两边都是重掺杂,(,简并情况,),以至在,p,区, E,F,进入价带,;,在,n,区, E,F,进入导带,.,结果,:, n,区的导带底部与,p,区的价带顶部在能量上发生交叠, 势垒十分薄,电子可以隧道贯穿势垒区,.,99, p-n结势垒区的隧道贯穿隧道结 p-n结, 两边都是重,图,6-29,100,图6-29100,隧道结的,I-V,特性,正向电流一开始就随正向电压的增加而迅速上升,达到一个极大, (,峰值电流,I,p,峰值电压,V,p,),随后,电压增加,电流反而减少,达到一个极小,(,谷值电流,I,v,谷值电压,V,v,),在,V,p,到,V,v,的电压范围内,出现,负阻特性,.,当电压大于谷值电压后,电流又随电压而上升,101, 隧道结的I-V特性101,图,6-27,102,图6-27102,0,点,平衡,pn,结,1,点,正向电流迅速上升,2,点,电流达到峰值,103,103,3,点,隧道电流减少,出现负阻,4,点,-,隧道电流等于,0,5,点,反向电流随反向电压的增加而迅速增加,104,3点隧道电流减少,出现负阻104, 5 p-n,结的光生伏特效应,(1),p-n,结的光生伏特效应,(2),光电池的伏安特性,105, 5 p-n结的光生伏特效应 (1) p-n, p-n,结的光生伏特效应,适当波长的光,照射到非均匀半导体上,由于内建场的作用,半导体内部可以产生电动势,(,光生电压,)-,光生伏特效应,是内建场引起的光电效应,.,光生载流子在势垒区内的内建场的作用下,各自向相反方向运动,使,p-n,结两端产生光生电动势,(p,端电势升高,n,端电势降低,).,106, p-n结的光生伏特效应106,107,107,108,108,109,109,伏安特性,光电池工作时,电流可分成三股,:,光照产生的载流子越过势垒形成,光生电流,I,L,光生电压作用下的,pn,结,正向电流,I,F,流经外电路的,负载电流,I,光生电压,V,110, 伏安特性110,伏安特性,:,开路电压,Voc,:,I=0,短路电流,I,SC,:,V=0, I,F,=0, I=I,SC,=I,L,输出功率,:,P,=IV,111,伏安特性:111,112,112,113,113,114,114,附：,Pn,结作为光电器件的其他一些应用,光电二极管,（光伏型光电探测器）,发光二极管,（,pn,结注入发光）,激光二极管,（,pn,结正向注入）,115,附：Pn结作为光电器件的其他一些应用 光电二极管（光伏型,光电二极管,（光伏型光电探测器）,与光电池一样，都是利用了,p-n,结的光生伏特效应,.,通常,工作时加反向偏压,-,将光信号转变成电信号,.,116,光电二极管（光伏型光电探测器）116,117,117,发光二极管,（,pn,结电致发光）,pn,结加正向偏压，使系统处于非平衡态,-,注入非平衡载流子，这些非平衡载流子因复合而产生光辐射,.,118,发光二极管（pn结电致发光）118,发光二极管,(LED),是一种,p-n,结，它能在紫外光、可见光或红外光区域辐射自发辐射光。可见光,LED,被大量用于各种电子仪器设备与使用者之间的信息传送。而红外光,IED,则应用于光隔离及光纤通讯方面。,由于人眼只对光子能量,h,等于或大于,1.8eV(,0.7,m,),的光线感光，因此所选择的半导体，其禁带宽度必须大于此极限值。右图标示了几种半导体的禁带宽度值。,可见光发光二极管：,发光二极管,119,发光二极管(LED)是一种p-n结，它能在紫,图,10-29,120,图10-29120,下表列出了用来在,可见光与红外光谱,区产生光源的半导,体。,在所列出的半导体材料中，对于可见光,LED,而言，最重要的是,GaAs,1-y,P,y,与,Ga,x,In,1-x,N,合金的,-V,族化合物系统。,发光二极管,材 料,波长,nm,InAsSbP,InAs,4200,InAs,3800,GaInAsP/GaSb,2000,GaSb,1800,Ga,x,In,1-x,As,1-y,P,y,11001600,Ga,0.47,In,0.53,As,1550,Ga,0.27,In,0.73,As,0.63,P,0.37,1300,GaAs: Er, InP: Er,1540,Si: C,1300,GaAs: Yb, InP: Yb,1000,Al,x,Ga,1-x,As: Si,650940,GaAs: Si,940,Al,0.11,Ga,0.89,As: Si,830,Al,0.4,Ga,0.6,As: Si,650,GaAs,0.6,P,0.4,660,GaAs,0.4,P,0.6,620,GaAs,0.15,P,0.85,590,(Al,x,Ga,1-x,),0.5,In,0.5,P,655,GaP,690,GaP: N,550570,Ga,x,In,1-x,N,340, 430, 590,SiC,400460,BN,260, 310, 490,121,下表列出了用来在 在所列出的半导体材料中，对于,图,(b),则是以磷化镓为衬底制造的发橙、黄或绿光的间接禁带幂,LED,用外延方法生长的缓变型,GaAs,1-y,P,y,合金层用来使界面间因晶格不匹配所导致的非辐射性中心减至最小。,下图是平面二极管架构的可见光,LED,的基本结构图。其中图,(a),的截面图是以砷化镓为衬底制造的发红光的直接禁带,LED,。,发光二极管,122,图(b)则是以磷化镓为衬底制造的发橙、黄或绿光的间接禁带幂L,目前最有希望的材料是氮化镓,(E,g,=3.44eV),和相关的,-V,族氮化物半导体，如,AlGaInN,，其直接禁带范围由,1.95eV,至,6.2eV,。,至于高亮度的蓝光,LED(0.455ym-0.492Pm),方面，已经被研究的材料有：,-,族化合物的硒化锌,(ZnSe),，,-,族氮化物半导体的氮化镓,(GaN),、,-IV,族化合物的碳化硅,(SiC),然而，,-,的寿命太短，以致至今尚不能商品化；碳化硅也因其为间接禁带，致使其发出的蓝光亮度太低，也不具吸引力。,发光二极管,Ni/Au,p,型电极,GaN,-,p,N,Ga,Al,-,p,-,1,x,x,),N(,In,Ga,-,1,未掺杂,x,x,GaN,-,n,AlN,-,n,蓝宝石衬底,Ni/Au,p,型电极,光传输电极,Ti/Al,n,型电极,Ni/Au,p,型电极,GaN,-,p,N,Ga,Al,-,p,-,1,x,x,),N(,In,Ga,-,1,未掺杂,x,x,GaN,-,n,AlN,-,n,蓝宝石衬底,Ni/Au,p,型电极,光传输电极,Ti/Al,n,型电极,123,目前最有希望的材料是氮化镓(Eg=3.44e,虽然没有晶格相匹配的衬底可供,GaN,生长，但是低温生长的,AlN,做缓冲层，即可在蓝宝石,(Al,2,O,3,),上生长高品质的,GaN,。右图即为生长在蓝宝石衬底上的,-,族氮化物,LED,。,因为蓝宝石衬底是绝缘体，所以,p,型与,n,型的欧姆接触都必须形成在上表面。蓝光产生于,Ga,x,In,1-x,N,区域的辐射性复合作用，而,Ga,x,In,1-x,N,如三明治般被夹于两个较大禁带宽度的半导体之间：一个是,p,型的,Al,x,Ga,1-x,N,层，一个是,n,型的,GaN,层。,发光二极管,Ni/Au,p,型电极,GaN,-,p,N,Ga,Al,-,p,-,1,x,x,),N(,In,Ga,-,1,未掺杂,x,x,GaN,-,n,AlN,-,n,蓝宝石衬底,Ni/Au,p,型电极,光传输电极,Ti/Al,n,型电极,Ni/Au,p,型电极,GaN,-,p,N,Ga,Al,-,p,-,1,x,x,),N(,In,Ga,-,1,未掺杂,x,x,GaN,-,n,AlN,-,n,蓝宝石衬底,Ni/Au,p,型电极,光传输电极,Ti/Al,n,型电极,124,虽然没有晶格相匹配的衬底可供GaN生长，但是,激光二极管,（,pn,结正向注入）,两边都为重掺杂的,pn,结,.,在正向偏压下,在结面附近,可实现,(E,fn,- E,fp,)Eg ,使这区域成为分布反转区,-,利用,pn,结正向注入实现粒子数的分布反转,.,125,激光二极管（ pn结正向注入）125,V,D,Eg,eV,Eg,分布反转区,图,10-34,126,VDEgeVEg分布反转区图10-34126,127,127,