现在，LED在日常日子中已被广泛运用，在我国推行节能照明的方针下，出产LED的厂家不可胜数。这种种痕迹让人们天经地义地以为，和电脑、智能手机比较，这么个小小的灯管没有太多的科学含量。曾经，我也是这么以为。 但实际上，我国漫山遍野的光伏企业所做的，仅仅是对LED的封装作业。这和电脑的出产十分相似，大大小小的企业仅仅把各个零件装配起来，牛X一点的企业还会自行规划电脑外形。在LED这个职业，一切的光电企业，技能水平简直都达不到自行出产LED最中心的部分，即发光二极管的芯片的程度。
简略来说，半导体简略宣布红黄光，很难宣布蓝光。
要阐明制造蓝光LED的困难性，首先得从LED的发光原理说起。发光二极管（Light EmitTIng Diodes， LED）的发光区域是p-n结，称为有源区（acTIve region）。在两头加上电场后，p区的空穴和n区的电子向中心移动，终究在这个区域复合。当然，不是一切的电子-空穴对复合时都会宣布光子，能辐射出光子的复合称为辐射性复合（radiaTIve recombinaTIon）。这个进程也能够以为是电子从导带（conduction band）跃迁到价带（valence band），并辐射出一个光子，如下图。
所以，辐射光的色彩，或者说辐射光子的能量彻底由带隙（band gap）决议。人们的需求使得半导体工艺迅猛开展，现在现已能够制备很大的单晶硅，即一块适当完美的晶体，缺点很少。只可惜，第一代半导体硅是直接带隙（indirect bandgap）半导体，发光功率很低。关于电致发光元件来说，一般选用直接带隙（direct bandgap）半导体，开展进程如下图。
但是关于直接带隙半导体，怎么获取完美的晶体一向是技能上的难题。II-VI族半导体化合物极简略构成结构上的缺点，缺少商业使用的价值，因而被重视更多的是III-V族半导体化合物。在1975年之前，第二代半导体砷化物和磷化物现已完成在红黄光区的亮堂发光。由下图能够看到，GaP与GaAs的带隙较小，辐射的光子处于红黄波段。为了完成短波辐射，需求进步磷组分的含量，但这导致发光功率大幅下降。
跟着技能的开展，第三代半导体氮化物的优势逐步闪现。图中的纵轴是能隙宽度，可见光规模约为1.5eV-3eV. 由图中能够看到，InN的带隙为1.9eV，对应红光区；而GaN 带隙为3.4eV，对应于紫外光区。经过In与Ga组分配比调理，能够掩盖整个可见光区。 但如此夸姣的远景被一个严酷的实际击碎了——氮化物的晶体质量无法得到保证。因为GaN与InN晶格常数不同，在高铟组分下，晶格失配导致许多缺点的发生，严重影响器材的发光功率。之前说到GaAsP在短波段发光功率下降，是物理原理所造成的；而这儿却是出产技能的原因。
蓝光LED的芯片属所以氮化镓资料系，其面对的问题主要有： 1.黄绿光波段缺点（Green-YellowGap） 从下图能够看出，InGaN与AlGaInP两种资料系的LED在可见光区的两头有很高的外量子功率（即电光转化功率），但在黄绿光区的功率却都显着下降。而其原因现已在前文阐明。
2.功率骤降（Efficiency Droop） 在小电流注入下，LED有很高的发光功率。但将注入电流添加至可供运用的程度时，高功率LED的发光功率会发生多于70% 的大幅衰减。这不是由简略的芯片发热引起的，原因未有结论，主要有两种解说：俄歇复合（Auger recombination）与载流子溢出（carrier leakage）。因而，在看到某大型照明企业在官方主页宣称自己的研发团队“使用半导体降温技能彻底处理了发光功率衰减的问题”时，我只能表明呵呵。
本年的物理诺奖颁发给了蓝光LED的发明者，看到此音讯时心里万分慨叹。Nakamura的文献我读过许多，他所带领的科研组在91年就已研发p-n结蓝光LED，两年后又制备了双异质结LED. 完成LED的商业化，他们战胜的困难大致有以下三类： 1.GaN晶体的成长，减小缺点密度； 2.有源区结构的规划，进步发光功率； 3.电极的制造，使得金属电极与半导体之间构成欧姆触摸（Ohmic contact），然后能使半导体芯片能连入电路。 在今日，LED有源区的规划呈现了许多新的结构，用得最多的是多量子阱（Multiquantum Well， MQW）。我国的科研组至今仍未制备出可商业化的LED芯片。尽管节能照明一向遭到国家方针的扶持，但这个职业的开展远景却不容乐观。我国大大小小照明企业即便能自行成长LED芯片，但成长用的MOCVD设备折旧是一笔极大的开支，大部分赢利流入外国出产设备的厂家。我国某些排名前十的企业乃至只能靠国家补贴生计。LED职业的现状令人唏嘘不已，这也是我抛弃这个范畴科研的原因。
