鸿石“光电”科普系列，由一个小问题开始，每篇讲清一个原理。
前几篇，我们讨论了光机怎样收集像素发出的光，并按照成像要求引导输出。现在，把视线移回一颗点亮的MicroLED像素：光最初在芯片内部的什么地方产生？
以常见的氮化镓基(GaN)蓝光MicroLED为例，光主要产生在芯片内部的活性区。电子和空穴被注入这里，通过辐射复合释放能量，产生光子。
从这个微小的亮点向内部看，可以找到这一过程发生的位置。
先找到芯片内部的发光区
沿芯片厚度方向看，MicroLED由多层半导体材料构成。其中，发光区域（通常称为活性区或发光层）位于n型半导体层与p型半导体层之间。
在常见的蓝光MicroLED结构中，活性区包含多个很薄的铟镓氮(InGaN)阱层，它们之间由势垒层隔开。阱层与势垒层交替排列，形成多量子阱(MQW)结构。
单个阱层可以只有几纳米厚。这里需要区分：几纳米说的是一个阱层的厚度，整个活性区还包含其他阱层及其间的势垒层。
这些层的材料和结构安排，有助于把参与发光的电子(Electrons)和空穴(Holes)限制在阱层中。阱层的厚度、材料组分以及势垒层的安排，都会影响电子和空穴的分布，进而影响它们在这里复合发光的过程。
因此，找到发光区只是第一步。还需要看通电以后，电子和空穴怎样进入这里，又怎样产生光。
电子和空穴怎样在这里发光
电子是带负电的粒子。空穴则表示半导体中原本可以被电子占据的状态出现了空缺，在电荷输运中表现为带正电的载流子。电子和空穴都能参与电荷输运，因此统称为载流子(Carrier)。
在芯片两端施加合适的正向电压后，电子从n型侧、空穴从p型侧注入发光区。
进入发光区后，电子可以从较高能量的状态，跃迁到较低能量的空态。这个过程对应着电子与空穴的复合。
如果这次复合把释放的能量转化为光子(Photon)，就发生了一次辐射复合(Radiative Recombination)。光正是在这一步产生的。
由电流注入载流子，并通过复合产生光的过程，称为电致发光。一颗MicroLED像素通电后能够自己发光，依靠的就是这一过程。
在像素持续点亮时，大量电子和空穴不断进入发光区，辐射复合在其中持续发生，产生许多光子。人眼看到的稳定亮点，来自大量微观发光事件的共同作用。
并非每一次复合都会产生光
电子和空穴进入发光区，并不意味着它们一定会通过发光的方式释放能量。
材料中的一些缺陷或杂质，会在原有能带之间引入中间能级。载流子可以经由这些状态完成复合，不发射光子，能量最终转化为热。这是非辐射复合的一种途径。
芯片内部产生光子之后，还要经过出光和后续收光过程。其中一部分光子能够离开芯片，再被光学系统接收，参与形成我们看到的图像。内部产生了多少光，与最终有多少光被用上，是需要分别考察的两个问题。
这一篇，我们先找到了光的起点：芯片活性区内不断发生的辐射复合。
下一篇，我们沿着这片发光区域走到像素边缘，看看侧壁为什么会影响这个过程。