用时间轴了解半导体发光器件的发展历史

2026.01.27

LED和激光二极管是照明、显示、光通信和数据存储的重要基础器件。它们的发展与半导体材料、pn结、晶体生长和微细加工技术的进步密切相关。

发光原理

电子与空穴在pn结附近复合时释放能量。GaAs、GaN等直接带隙材料容易以光的形式释放能量，适合高效率发光；硅等间接带隙材料通常不适合直接发光。

早期晶体检波器和电致发光现象奠定了基础。1940年代末晶体管诞生后，半导体纯化、掺杂和接合技术迅速发展，为实用发光器件创造条件。

GaAs和GaAsP等材料推动红外与可见红光器件实用化。半导体激光器的出现进一步打开了高速光通信和精密光源的道路。

双异质结构、外延生长和AlGaAs等材料提高了发光效率与输出功率。红外LED和激光二极管开始广泛用于光纤通信、遥控和光盘。

高质量GaN晶体、p型掺杂和InGaN量子阱的突破使高亮度蓝色LED成为现实。蓝光与荧光体结合后产生白光，LED照明迅速扩大。

高功率LED、OLED、微型LED和高效率激光器不断发展，应用扩展到汽车、显示、传感和高速通信。制造技术进步也推动器件小型化和阵列化。

深紫外LED、量子点、钙钛矿和新型微腔结构有望拓宽波长范围并提高效率。热管理、寿命、色彩一致性和低成本量产仍是重要课题。