WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

ответствовал ”резкому” пробою. Учитывая также его Как видно из рисунка, изменение спектра светодиодов отдаленность от перегиба на вольт-амперной характе- в результате их наработки носит закономерный харакристике, можно было ожидать, как следует из предыду- тер. Следует отметить, что для спектральных кривых щих исследований [3], высокой временной стабильности образцов, расположенных на кассетах 1 и 2, проявля интегрального квантового выхода светодиодов на этом ется не только явное сходство характера кривых, но участке. и близость значений ()max. Существенное отличие Образцы 26-3 и 18-3 наработку не проходили, а наблюдается только в точке 300 nm. По-видимому, оно являлись контрольными. По соответствующей им ве- носит случайный характер и обусловлено более сильным личине ()max представляется возможным ссудить о влиянием неконтролируемых технологических факторов погрешности измерений. Как видно из табл. 1, вели- на характеристики образцов в ультрафиолетовой области чина ()max для образца 18-3 не превышала 1%, что спектра по сравнению с видимой областью. Похожий позволяет оценить погрешность определения для характер изменения формы спектра излучения пробойобразцов, расположенных на кассете 2, в 1%. Значе- ных светодиодов (сравнивались спектры до и после ния ()max для контрольного образца 26-3 оказались наработки, в обоих случаях нормированные к 1 при более высокими (величина ()max достигает в одном из одной и той же длине волны), проходивших наработку с случаев 4%), что свидетельствует о неудачном выборе максимально возможной токовой нагрузкой при выводе эталонных светодиодов для кассеты 1. По-видимому, излучения через базовый кристалл карбида кремния, один из них (или оба) проявлял нестабильность в период отмечался в [3].

проведения испытаний, несмотря на отсутствие нара- Зависимость усредненной по всем образцам величиботки. Поэтому погрешность определения величины ны от времени наработки t представлена на рис. 2.

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. 72 А.М. Генкин, В.К. Генкина, Л.П. Гермаш Таблица 1.

()max, % U, V Интегральный свет Интерференционные светофильтры Образец ФЭУ-84 ФЭУ-Ток, mA Длина волны, nm 3 10 50 3 10 50 50 361 410 474 560 618 Кассета 31–1 20.6 21.2 22.8 7 10 10 15 8 6 7 11 12 31–2 20.4 21.0 22.4 10 10 8 21 7 6 6 9 11 21–1 18.5 19.0 20.3 4 6 6 9 8 7 2 5 6 21–2 18.5 18.9 20.0 2 5 6 8 9 6 5 4 5 19–1 18.4 18.8 19.5 1 5 7 9 12 11 9 5 5 19–2 18.2 18.6 19.7 -10 2 5 8 9 7 3 3 19–3 18.4 18.9 19.9 2 7 9 13 15 12 10 6 6 19–4 18.1 18.6 20.0 -14 0 0 6 8 7 6 3 3 21–3 18.6 19.0 19.8 -1 7 10 20 13 12 8 9 26–3 17.3 20.5 21.6 -2 1 2 2 1 3 4 2 2 Кассета 11 18.0 18.5 19.4 -4 -5 9 37 16 9 5 3 2 14 20.4 20.7 21.5 6 4 4 17 12 10 8 5 4 28–1 22.5 23.4 25.7 8 10 9 25 10 6 5 6 9 28–2 22.3 23.1 25.2 8 7 6 17 4 2 3 5 7 18–5 21.4 22.4 23.3 15 16 14 19 18 14 12 11 12 18–3 21.1 21.6 22.8 1 0 -1 0 -1 -1 -1 -1 -1 -Как видно, изменение квантового выхода в течение вре- ческих носителей (смещению его в область высоких мени наработки носит в большинстве случаев характер энергий за счет увеличения пути дрейфа свободных монотонного роста. Для кассеты 1 наблюдается менее носителей в области сильного поля), что может привести четкая зависимость, возможно, из-за более высокой не- к повышению квантового выхода пробойной электролюстабильности эталонных светодиодов. минесценции и доли высокоэнергетических фотонов в В процессе испытаний параллельно с измерением спектре. В области 2.6 eV, а также в красной области интенсивности излучения регистрировались величины спектра в сплавных карбид-кремниевых p-n-переходах напряжения на образце. Установлено, что для всех образ- наблюдаются полосы инжекционной электролюминесцов напряжение при постоянном токе 3, 10 и 50 mA в ценции, связанные с излучательной рекомбинацией непроцессе наработки сохранялось неизменным с точно- основных носителей. Аналогичные полосы присутствуют стью до 3 значащих цифр. в спектрах пробойной электролюминесценции и объясПеред началом и после окончания испытаний имеря- няются [6] излучательной рекомбинацией неосновных лась вольт-амперная характеристика образцов. Обнару- носителей, возникающих в нейтральных областях струкжено, что в процессе длительной работы ее изменение туры за счет ударной ионизации, производимой высокобыло незначительным и затрагивало начальные участки, энергетическими основными носителями, покинувшими расположенные ниже перегиба. Четкая связь изменений область сильного поля. В процессе наработки прибора вольт-амперной характеристики и квантового выхода не может происходить гашение указанных полос за счет выявлена. появления каналов безызлучательной рекомбинации, коОбнаруженный в данной работе рост квантового вы- торое возможно в условиях сильного электрического хода пробойных светодиодов в процессе длительной поля и локального разогрева в микроплазмах. Это гаработы противоположен поведению инжекционных све- шение может частично скомпенсировать рост основтодиодов [5], у которых квантовый выход падает из-за ной компоненты излучения, обусловленной переходами появления безызлучательных каналов рекомбинации. высокоэнергетических носителей, происходящими без Представляется, что под влиянием сильного электри- участия примесей и дефектов. Указанные соображения ческого поля p-n-перехода может происходить диффу- могут качественно объяснить характер кривой на рис. 1.

зия заряженных примесей, приводящая к расширению При выборе образцов для исследования температуробласти объемного заряда и, следовательно, повышению ной нестабильности спектрального распределения кванпробивного напряжения, а также соответствующему из- тового выхода перекрыт практически весь диапазон менению распределения по энергиям высокоэнергети- рабочих напряжений, приемлемых для практического Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Влияние длительной работы и температуры на спектры карбид-кремниевых светодиодов... Таблица 2.

int · 106, Образец Ток, mA U, V U · 103, % /K max, % /K min, % /K int, % /K фотон на электрон 164 50 12.61 -23 -.06 -.15 -.100 13.33 -15 -.02 -.08 -.04.120 10 16.60 -3.0 -.02 -.1 -.50 17.24 0 +.01 -.05 -.01 2.100 17.63 0.57 +.02 -.04 11 10 18.50 -1.1 0 -.05 -.50 19.45 -1.0 +.04 -.02 +.01 2.100 20.05 -1.0 +.06 0 +.19–1 10 18.78 -3.2 0 -.03 -.50 19.47 -5.1 0 -.03 -.01 2.100 20.01 -6.0 0 -.03 -.90–1 50 20.28 -3.4 +.01 -.04 -. 50 20.28 -3.4 +.03 -.7 -.14 10 20.78 1.9 0 -.04 -.50 21.50 0.93 +.01 -.03 -.01 2.100 21.51 0.93 +.01 -.03 -.18–1 10 21.45 -1.9 0 -.05 -.50 22.50 -3.6 +.01 -.03 -.02 3.100 23.23 -2.6 +.01 -.03 -.28–2 10 23.13 -3.5 0 -.05 -.50 25.09 -17 0 -.05 -.02 3.80 26.05 -20 0 -.05 -.использования светодиодов. Некоторые характеристики также через базовый кристалл (в таблице соответствуюобразцов и результаты измерений представлены в табл. 2. щий случай обозначен звездочкой).

Как видно из табл. 2, значения int у различных образТам, где это возможно было осуществить с приецов отличались незначительно, заметно возрастая при млемой точностью, зависимость h(h) измерялась на повышении U. Исключение составляет низковольтный границах и в середине рабочего диапазона токов в стациобразец 164, рабочий режим которого соответствует, онарном режиме питания образца. В табл. 2 приведены по-видимому, области туннельного пробоя, предшествумаксимальная max и минимальная min величины h в ющей вышеупомянутому перегибу на вольт-амперной диапазоне энергий фотона 1.8–3.4 eV, а также интегральхарактеристике. Для таких образцов характерны небольная величина int по отношению к неселективному фотошие величины int и более резкая зависимость int(U).

приемнику, рассчитанная для той же спектральной облаПри выводе излучения через тонкую p-область наблюсти. Для некоторых образцов представлена интегральдаются уникально низкие значения h во всем иссленая величина внутреннего квантового выхода пробойной дованном спектральном диапазоне, не выходящие, как электролюминесценции int в диапазоне энергий фотона правило, за пределы (-0.05)-(+0.05)%/K. Наблюдается 1.8–3.4 eV, оценка которой произведена с погрешностью, слабая зависимость величин h от U. Исключение не превышающей 100%.

составляет низковольтный образец 164. Такие образДля совместного анализа в таблице представлены такцы имеют повышенные отрицательные величины h, же значения напряжения на образце U (определяемого в возрастающие в сторону положительных значений при основном концентрацией нескомпенсированных доноров увеличении U. Выделяется также образец 11, имеющий в исходных кристаллах) при комнатной температуре, а повышенные положительные значения h.

также величина относительного температурного коэффиПри повышении тока через образец величины h, как циента напряжения U.

правило, смещаются в сторону положительных значений.

С целью установления влияния самопоглощения на Эта тенденция проявилась в максимальной степени для форму и температурную зависимость спектрального рас- низковольтных образцов, а также для образца 11. Для пределения квантового выхода пробойных светодиодов излучателей с рабочими напряжениями, превышающими производилось измерение одного и того же типичного 20 V, влияние тока в диапазоне 10–100 mA на темпераобразца при выводе излучения со стороны p-области, а турную зависимость квантового выхода проявляется неЖурнал технической физики, 1999, том 69, вып. 74 А.М. Генкин, В.К. Генкина, Л.П. Гермаш наблюдаемые нами в данной, а также предшествующих работах (например, [1]), не согласуются с данными об ”аномальной” температурной зависимости электронного коэффициента ударной ионизации в -SiC при ориентации электрического поля E C [7]. Причина такого несоответствия не находит пока объяснения в рамках существующих моделей [8].

Характер распределений h(h), а также (h) хорошо воспроизводится для всех образцов. На рис. 3 представлены спектры типичного образца 90-1 при выводе излучения через тонкую p-область (кривые 1), а также через базовый кристалл (кривые 2).

Как видно из рисунка, характер кривых h(h) и (h) во многом аналогичен. Это позволяет предположить, что одним из факторов, определяющих величину температурного коэффициента и его спектральную зависимость, вляется температурный сдвиг основных компонент излучения. При этом квантовый выход излучения повышается на приближающемся склоне спектральной полосы и понижается на удаляющемся, причем относительное изменение квантового выхода (т. е. величина h) при отсутствии влияния других факторов должно быть пропорциональным относительной крутизне спектра в данной спектральной области. Как видно из рисунка, при выводе излучения через базовый кристалл SiC температурная зависимость оптического поглощения является основным фактором, определяющим величину и спектральный ход температурного коэффициента в Рис. 1. Спектральная зависимость максимального относительобласти, соответствующей краю поглощения (при энерного изменения квантового выхода пробойных светодиодов за гиях фотона, превышающих 2.6 eV). Существенную роль весь период наработки: a — кассета 1, b — кассета 2.

значительно. Установлено, что значительное увеличение по модулю отрицательных значений h начинается при уменьшении тока до значений, близких к перегибу на вольт-амперной характеристике.

Как видно из таблицы, для большинства образцов характерна малая отрицательная или положительная величина U. Исключение составляет низковольтный образец 164. Такие образцы имеют значительно более резкую зависимость U(T), крутизна которой понижается по мере приближения рабочего режима к перегибу на вольтамперной характеристике и перехода на участок резкого пробоя. Выделяется также высоковольтный образец 282, у которого наблюдаются повышенные отрицательные значения U, возрастающие по модулю при увеличении тока. По-видимому, для этого образца существенным является влияние последовательного сопротивления, зависящего от температуры сильнее, чем сопротивление области пространственного заряда. С этим предположением согласуется повышенная величина дифференциального сопротивления образца 28-2 на рабочем участке Рис. 2. Зависимость относительной интенсивности излучения токов.

пробойных светодиодов от времени наработки: a — кассета 1, Положительные значения температурного коэффициb — кассета 2; ток через образец, mA: 1 — 50, 2 — 10, 3 —3;

ента напряжения у ряда сплавных p-n-переходов на спектральная область — интегральный свет с ФЭУ-142 (1);

карбиде кремния, изготовленных на гранях кристал- с ФЭУ-84 (2, 3); интерференционные светофильтры на длины лов, перпендикулярных кристаллографической оси C, волн 361, 410, 474, 560, 608, 687 nm (2).

Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. Влияние длительной работы и температуры на спектры карбид-кремниевых светодиодов... 0.108-0.025%/K. Для всех типов фотокатодов осуществляется выигрыш по сравнению со случаем вывода излучения через базовый кристалл более чем в два раза (несмотря на то что на область края оптического поглощения приходится небольшая доля излучения светодиодов, в этой области расположен максимум чувствительности фотокатодов).

Как видно из рис. 3, влияние температурной зависимости оптического поглощения проявлется также и при выводе излучения со стороны p-области в виде провала в области 3 eV на кривой h(h). Самопоглощению в этом случае подвержена небольшая доля излучения, отраженного от граней кристалла в направлении регистрирующей системы.

Установлено, что величина для ультрафиолетовой компоненты излучения (по отношению к ФЭУ-142), по данным для 40 излучателей, при токе 100 mA находится в сравнительно небольшом интервале от -0.15 до -0.06%/K. Повышенные значения в ультрафиолетовой области по сравнению с видимой коррелируют с более высокой крутизной спектра излучения, что позволяет объяснить указанное различие влиянием температурного сдвига.

Таким образом, определены условия, при которых на основе сплавной технологии получения p-n-переходов на промышленных кристаллах карбида кремния политипа 6H получаются светодиоды, работающие в режиме электрического пробоя, обладающие максимальной стабильностью спектрального состава излучения. Такие приборы можно использовать в качестве образцовых источников излучения для видимой области спектра. Получены предварительные данные о параметрах светодиодов в ультрафиолетовой области спектра, которые указывают на возможность создания образцовых излучателей для этой области. Представляется, что необходимы более детальные исследования спекРис. 3. Спектральные зависимости для типичного пробойного тральных и других характеристик ультрафиолетовых светодиода: a — распределение относительного температурноизлучателей.

го коэффициента спектральной плотности квантового выхода;

b — распределение относительной крутизны спектра; c — Показано, что достаточно высокая температурная стараспределение фотонов по энергиям.

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.