WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

используемых в качестве выпрямителей тока, так как в Можно ожидать, что время жизни дырок p опредеэтом случае необходимо получить высокое напряжение ляется безызлучательным процессом захвата дырок на пробоя. В случае создания светодиодной структуры „хоглубокие притягивающие центры. В этом случае процесс рошая“ обратная ветвь вольт-амперной характеристики захвата может быть разбит на два этапа. На первом этапе не является необходимой, поэтому можно варьировать дырки захватываются в верхние кулоновские состояния, уровни легирования n- и p-областей, добиваясь максиа затем быстро скатываются вниз по плотно расположенмальной интенсивности краевой ЭЛ светоизлучающей ному в пространстве энергий спектру этих состояний структуры. Мы провели расчет оптимальной диодной (каскадный механизм захвата). Однако, как правило, структуры с точки зрения получения максимального густой спектр верхних возбужденных состояний проквантового выхода собственной ЭЛ. Соотношение для стирается лишь на глубину порядка боровской энргии внутреннего квантового выхода может быть записано в связи для мелких центров, т. е. порядка 45-50 meV в виде кремнии. Этот спектр отделен от основного состояния h(In + I ) h( j/q)rr AI p большим энергетическим зазором, поэтому второй этап =, (9) jV jV захвата (переход в основное состояние) требует большой передачи энергии и может происходить безызлуча- где числитель описывает мощность краевой ЭЛ, а знательным образом только как многофононный процесс со менатель — электрическую мощность, потребляемую значительно меньшей вероятностью. Поэтому в послед- диодом. Полагая, что V Eg/q, иучитывая, что h Eg, = = нем возбужденном состоянии захватываемый носитель можем записать выражение для внутреннего квантового может проводить достаточно длительное время, и это выхода в виде состояние можно рассматривать как метастабильное, а Dp pp Dnnn -полный рекомбинационный процесс описывать моделью = rr AI rr nn pp(Ln + Lp) +. (10) двухуровневого центра. Рекомбинационный процесс че- Lp Ln рез метастабильный уровень с характерной энергией Et Физический смысл этой формулы очень простой: есрассмотрен в [8].

ли, например, главный вклад в ЭЛ вносит p-область С повышением температуры носители, задержавшиеся p-n-перехода, то внутренний квантовый выход есть в метастабильном состоянии, выбрасываются обратно в просто отношение полного времени жизни неосновных зону быстрее, чем они переходят в основное состояние.

носителй (электронов) к излучательному времени жизни В этом случае эффективное время жизни неосновных носителей заряда начинает расти экспоненциально с n = rr ppn. (11) температурой r T exp(-Et/kT). (8) Результаты расчета внутреннего квантового выхода Рост времени жизни происходит до тех пор, пока для различных уровней легирования p-n-перехода сотермическая активация не становится достаточно интен- гласно (10) показаны на рис. 6. Для коэффициента сивной для того, чтобы многофононный процесс пере- излучательной рекомбинации мы использовали значение хода носителей из первого возбужденного в основное rr = 10-14 cm3 · s-1, заимствованное из [10]. Интересно состояние рекомбинационного центра стал быстрее, чем отметить, что уменьшение подвижности, предлагаемое обратный выброс в зону. В этой области температур в [7] для достижения большей внутренней квантовой рост времени жизни сначала замедляется, а потом эффективности, может привести, как это следует из (11), сменяется падением p. только к уменьшению интенсивности ЭЛ.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 14 М.С. Бреслер, О.Б. Гусев, Б.П. Захарченя, И.Н. Яссиевич мально сконструированный светодиод с концентрацией в n-области 1017 cm-3 и в p-области 1017 cm-3 может иметь внутренний квантовый выход до 3% при частоте модуляции 50 kHz.

Список литературы [1] Z.H. Lu, D.J. Lockwood, J.M. Baribeau. Nature 378, (1995).

[2] K.D. Hirschman, L. Tsybeskov, S.P. Duttagupta, P.M. Fauchet.

Nature 384, 338 (1996).

[3] G. Franz, A. Irrera, E.C. Moreira, M. Miritello, F. Iacona, D. Sanfilippo, G. DiStefano, P.G. Fallica, F. Priolo. Appl. Phys.

A 74, 1, 1 (2002).

Рис. 6. Зависимость внутреннего квантового выхода (IQE) от [4] G. Franz, F. Priolo, S. Coffa, A. Polman, A. Carnera. Appl.

концентрации электронов в n-области p-n-перехода (nn) при Phys. Lett. 64, 17, 2235 (1994).

различных концентрациях дырок в p-области. pp = 1016 (1), [5] B. Zheng, J. Michel, F.Y.G. Ren, L.C. Kimerling, D.C. Jacob1017 (2), 1018 (3), 1019 cm-3 (4).

son, J.M. Poate. Appl. Phys. Lett. 64, 21, 2842 (1994).

[6] M.A. Green, J. Zhao, A. Wang, P.J. Reece, M. Gal. Nature 412, 805 (2001).

[7] W.L. Ng, M.A. Loureno, R.M. Gwilliam, S. Ledain, G. Shao, По нашим оценкам с использованием данных, привоK.P. Homewood. Nature 410, 192 (2001).

димых в литературе, светодиодные структуры, в которых [8] В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. Безызлучав настоящее время исследуется собственная ЭЛ кремтельная рекомбинация в полупроводниках. ПИЯФ РАН, ния, далеки от оптимальных. В работе [6] изучался диод СПб (1997).

с концентрациями nn = 1019 cm-3 и pp = 1.4 · 1016 см-3, [9] C. Jacoboni, C. Canali, G. Ottaviani, A. Alberigi Quaranta.

для которого был получен внутренний квантовый выход Solid State Electron. 20, 2, 77 (1977).

около 1%, согласующийся с нашими расчетами. Од- [10] H. Schlangenotto, H. Maeder, W. Gerlach. Phys. Stat. Sol. (a) нако для структуры, исследованной в [7], с уровнями 21, 2, 357 (1974).

легирования 1019 и 1015 cm-3 соответственно для pи n-областей можно ожидать квантовый выход только порядка 0.01%. Согласно оценке, квантовый выход ЭЛ нашего диода имеет как раз такой порядок величины.

Следует заметить, что время спада краевой люминесценции при комнатной температуре в нашей работе и в [7] практически совпадает. Оно равно 20 µs, что согласуется с данными рис. 5. Вместе с тем внутренний квантовый выход, измеренный в работе [7], достигает примерно 0.5%, что находится в явном противоречии с нашими результатами. Мы полагаем, что причиной такого расхождения может быть неточное измерение квантового выхода в [7].

Как видно из рис. 6, максимальный квантовый выход рекомбинационного излучения достигается при легировании n-области до уровня 1019 см-3, а p-области — до уровня 1018 cm-3. В этом случае главный вклад в люминесценцию вносит p-область, а сравнительно высокий квантовый выход обеспечивается большой диффузионной длиной электронов. При более высоком уровне легирования n-области квантовый выход падает вследствие усиления Оже-рекомбинации неосновных носителей, а при меньших уровнях легирования уменьшается вероятность излучательной рекомбинации, пропорциональная приизведению nn pp. Поскольку высокие уровни легирования обычно сопровождаются введением больших концентраций дефектов, возможно, что концентрация носителей в p-области порядка 1017 cm-будет более выгодной. Как следует из рис. 6, оптиФизика твердого тела, 2004, том 46, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.