简述LED发光原理
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来源：《卷宗》2017年第30期
        摘 要：本文从电子与空穴的复合发光、p-n结原理、异质结构和量子阱结构三个方面简述了发光二极管的发光原理。
        关键词：LED，p-n结，直接带隙，间接带隙，异质结构，量子阱结构。
        可见光LED的商用始于20世纪60年代。随着高亮度LED和蓝光以及白光LED的出现，LED的应用迅速推广到更为广泛的领域。本文从电子与空穴的复合发光、p-n结原理、异质结构和量子阱结构三个方面简述了发光二极管的发光原理。
        1 电子与空穴的复合发光
        在半导体中，电子与空穴的复合有几种过程，包括带间跃迁，非本征跃迁以及带内电子跃迁。在带间跃迁中，包括导带底电子跃迁到价带顶与空穴复合，导带热电子跃迁到价带顶
与空穴复合，或导带底电子跃迁到价带与空穴复合。非本征跃迁是有杂质缺陷参与的跃迁，包括导带底电子跃迁到受主能级与空穴复合，中性施主能级上的电子跃迁到价带与其中的空穴复合，中性施主能级上的电子跃迁到中性受主能级，与受主能级上的空穴复合。
        在实际情况下，半导体的温度不太高时，电子和空穴结合为激子。这时电子汽车漂移原理
        的能量处于导带底的下方附近，空穴的能量处于价带顶上方附近，可以在半导体中自由移动的这样的电子和空穴对被称为自由激子。在组分空间不均匀的半导体内，能带势能有很大起伏，这时载流子将处于一定的激发态并局域化在某一固定点附近，形成束缚激子。当另一种不同的载流子运动到其附近一定范围内时，两种载流子将复合。在杂质处也可形成束缚激子，在很多半导体中，束缚激子辐射湮灭是低温和低过剩载流子密度时主要的发射机理。
        在辐射跃迁中，能量和动量应守恒。光子的动量远小于电子和空穴的动量，因此在辐射跃迁中如果只有电子和空穴参与，则电子和空穴的动量基本相同的，这种电子从导带到价带的跃迁在能带图E（k）中基本上是竖直的。