发光管与半导体激光器是半导体器件中的重要组成部分，它们的工作原理和特性紧密关联于半导体物理。本章主要探讨了以下几个核心知识点：
1. **辐射复合与非辐射复合**：
- **辐射复合**：电子从导带跃迁到价带时，多余的能量以光子形式释放，产生光辐射。这是发光的基础，包括带间辐射复合。
- **非辐射复合**：电子的能量以热或其他非光子形式释放，不产生可见光。这降低了器件的发光效率。
2. **带间辐射复合**：
- **直接辐射复合**：在直接带隙半导体中，电子直接跃迁至价带，光子能量接近禁带宽度，效率较高。
- **间接辐射复合**：在间接带隙半导体中，电子跃迁需满足动量守恒，效率较低。
3. **直接辐射复合与间接辐射复合的准动量守恒与能量守恒公式**：
- 直接辐射复合：\( \mathbf{k_{e}} + \mathbf{k_{h}} = \mathbf{0} \)，\( E_{e} - E_{h} = Eg \)
- 间接辐射复合：\( \mathbf{k_{e}} + \mathbf{k_{h}} \neq \mathbf{0} \)，能量关系类似。
4. **浅能级与主带间的复合**（边缘发光）：
- 浅能级杂质（如浅施主或浅受主）参与复合，光子能量略小于禁带宽度。
5. **施主-受主对（D-A对）复合**：
- D-A对是施主和受主杂质形成的近邻复合中心，复合过程中发射的光子能量小于禁带宽度，复合过程涉及库仑作用。
6. **激子**：
- **自由激子**：电子被激发后仍与空穴保持库仑关联，可在晶体中自由移动。
- **束缚激子**：受其他中心束缚，不能自由移动的激子。束缚中心可包括施主、受主、D-A对及等电子陷阱。
7. **激子复合**：
- 激子复合是激子能量以辐射或非辐射方式释放的过程，可能产生发光。
8. **等电子陷阱**：
- 等电子杂质与基质原子同族，价电子数相同，不改变半导体的电荷平衡。
- **等电子陷阱复合**：等电子陷阱捕获载流子形成束缚激子，复合时释放光子。
9. **实例解释**：
- 在 GaP:N 中，氮作为等电子杂质，俘获电子形成束缚激子，复合时发出绿光。
- GaP:Zn-O 中，Zn-O对形成等电子陷阱，同样通过俘获电子和空穴形成束缚激子，但其发光特性与 GaP:N 不同。
理解这些概念和机制对于设计和优化半导体发光器件至关重要，例如LEDs（发光二极管）和激光器，它们广泛应用于照明、显示、通信等领域。掌握这些基本知识有助于深入研究半导体材料的光谱性质和器件性能。
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