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
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(GaAsxP1-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)
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