2014年诺贝尔物理学奖得主的贡献是发明了一种高效而环保的光源——蓝色发光二极管（LED）。某同学对此非常感兴趣，请你帮助某同学完成资料收集的工作。（一）LED研究起始于对碳化

Question

2014年诺贝尔物理学奖得主的贡献是发明了一种高效而环保的光源——蓝色发光二极管（LED）。某同学对此非常感兴趣，请你帮助某同学完成资料收集的工作。

（一）LED研究起始于对碳化硅晶体的研究。1907年，英国科学家Henry Joseph Round发现在施加电流时能够在碳化硅晶体中发现发光现象。

（1）碳化硅晶体属于___________晶体。

（2）碳化硅的晶胞结构与金刚石的相似，在碳化硅晶体中，碳原子所连接最小的环由____个碳原子和_____个硅原子组成，每个碳原子连接_____个这样的环。

（3）碳化硅中，碳原子采取_____杂化方式，与周围的硅原子形成的键角为_______。

（4）请结合原子结构的知识解释发光的原因：_______________________________。

（二）准现代LED。1962年，GE公司使用磷砷化镓（GaAs_xP_1-x）材料制成了红色发光二极管。这是第一颗可见光LED，被视为现代LED之祖。随后又出现了绿色LED磷化镓（GaP）和黄色LED碳化硅，使光谱拓展到橙光、黄光和绿光。

（5）镓在元素周期表的位置是________________，其基态原子的价电子排布式为___________。

（6）人们发现在磷砷化镓或磷化镓中掺杂氮（利用氮代替磷或砷的位置），可以提高其发光效率。其原因不可能为________（多选）。

A、氮的半径比磷和砷的半径小，用氮代替部分磷或砷的位置不会影响晶体的构型。

B、N的第一电离能大于磷和砷，容易失去电子，发生电子跃迁。

C、N的电负性大，掺杂后得到的位置中存在氢键。

D、N是与砷、磷具有相同价电子结构的杂质，但对电子束缚能力较磷和砷强，造成等电子陷阱。

（三）1993年，中村修二等人开发出首个明亮蓝光的氮化镓LED。凭借此成就，他获得了2014年诺贝尔物理学奖。

（7）为测试氮化镓绿色LED光强与电流的关系，得到右图，从图中你能得到规律______________

____________________________（写一条即可）

Answer 1

（1）原子（1分） （2）3（1分）；3（1分）；12（1分） （3）sp3 （1分）；109°28’ （1分） （4）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形式释放能量（2分） （5）第...