Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Конструктирование оптикоэлектронной аппаратуры

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

мозонным материалом; при этом наряду с проблемой выбора подходящей примеси активатора должна быть рещена задача подавления параллельных каналов рекомбинации. В качестве наиболее подходящей примеси-активатора может быть выбран А1.

Как было установлено в работе [118], кристаллизацию SiC определяют температура роста, температурный градиент и давление в реакторе. Использованный в работе [118] реактор содержит внешний и внутренний цилиндры, изготовленные соответственно из электрографита и пористого графита. Нижняя часть пространства между цилиндрами заполнена пористым графитом, в то время как в его верхнюю часть помещается нелегированный или легированный (при выращивании слитка р-типа) порошкообразный карбид кремния. Пористость внутреннего цилиндра обеспечивает непрерывное поступление материала от источника. Необходимая для кристаллизации температура (Г=2500 К) достигается при высокочастотном нагреве (4 кГц, 200 кВт). Температурный профиль в реакторе характеризуется отрицательным градиентом 10... 25-К*см~1 по направлению к затравочному кристаллу, представляющему собой пластины диаметром 14 мм и толщиной 400 мкм. В начале процесса роста устанавливается избыточное противодавление Лг в 10 Па для того, чтобы предотвратить кристаллизацию, нежелательных политипов при пониженных температурах. При достижении температуры 2500 К избыточное противодавление Лг снижается до 2-10 Па. При температуре кристаллизации полное давление паров смеси SiC-С составляет порядка 10 Па. Как было установлено, при температурном градиенте порядка 15 К-см~* обеспечивается скорость роста порядка 4 мм/ч. Выход годных структур политипа 6Я при типичных условиях роста (температуре роста 2500 К, градиенте 20 К-см-, противодавлении Лг порядка 2 мбар) составляет 857о.

Светоизлучающие диоды получали методом жидкостной эпитаксии на подложках р-типа диаметром 20 мм и толщиной 600... 1000-мкм, вырезанных из слитков, легированных А1 и имеющих высоту до 24 мм. Слой «-типа получали перекомпенсацией донорной примеси N. Полученные СИД меза-конструкции излучали в голубой области спектра (Л,т"=480 нм), полуширина спектра излучения составляла 0,5 мкм, а внешний квантовый выход т)внеш=10-.

Наряду с достаточно высокой эффективностью излучательной рекомбинации одной из основных причин, обусловивших интенсивное использование соединений А™В\ а также SiC, является сравнительная простота получения слоев как «-, так и р-типа, т. е. возможность реализации эффективной инжекционной электролюминесценции в р-п-структурах. Вместе с тем важно отметить, что в наиболее широкозонных соединениях, в частности в соединениях АВ"!, а также A1N и GaN, как правило, реализуется униполярная проводимость. В связи с этим попытки приборной реализации заложенных в этих полупроводниковых материалах высоких люминесцентных характеристик привели к разработке достаточно эф-136



фективных шотки- и МДП-структур, излучающих в видимой области спектра.

Большая ширина запрещенной зоны ZnS (3,6 эВ) в сочетании с хорошими люминесцентными свойствами этого материала обусловила его интенсивное исследование; при этом начиная с 1974 г. .основное внимание исследователей было направлено на разработку приборов с шотки-барьерами. Основными технологическими проблемами вплоть до последнего времени было получение хороших омических контактов к этому материалу и уменьшение удельного сопротивления материала с целью значительного снижения ра-бочего напряжения (10 В).

Вместе с тем последние данные свидетельствуют о возможности получения методом ионной имплантации слоев как п-, так и р-типа [119]. Сравнительный анализ особенностей технологии ро-лучения и характеристик Шотки-структур и р-п-структур на основе ZnS приведен в работе [119]. В первом случае шотки-структу-ры на основе легированного J сульфида цинка получали нанесением золота на пластины /г-типа с удельным сопротивлением 1... 10 Ом-см концентрацией электронов 10 см~ и холловской шодвижностью носителей 120 cmV(B-c). Во втором случае слои ,р-типа получали ионной имплантацией ионов серебра при 60 кэВ с последующим отжигом при 730 К в атмосфере S в течение •30 мин. Такие слои р-типа характеризовались высоким удельным •сопротивлением (порядка 10 Ом-см). Омические контакты к «-типу получили нанесением Ag.

Шотки-диоды на основе ZnS характеризовались экспоненциальным возрастанием прямого тока при напряжении смещения более 2 В; при этом внешний квантовый выход голубой люминесценции (Лот=470 нм) составлял 10- (/=20 мА, f/=3,5 В). Диоды на осно-ве р-«-структур излучали голубую люминесценцию (Лт=460 нм) при напряжении смещения свыше 5 В; при этом внешний квантовый выход электролюминесценции составлял 5-10" (/=50 мА, f/=8,5 В). Тот факт, что спектральное положение максимума по-•лосы излучения исследованных диодов смещается в коротковолновую область, связывается авторами работы :[119] с донорно-акцеп-торным характером излучательной рекомбинации. Достаточно высокая эффективность электролюминесценции, достигнутая в последнее время в структурах на основе ZnS (и сравнимая, например, •с эффективностью излучения широко используемой в технологии ПЗСИ структуры на основе GaP, легированного N), позволяет сделать вывод о перспективности разработок в этом направлении.

Значительный объем исследований, проделанных в СССР и за рубежом в области разработки структур на основе GaN для источников голубого цвета, систематизирован в работе [120]. Нитрид галлия кристаллизуется в гексагональной структуре вюрци-та с параметрами а=3,18-10-* и с=5,18 мкм. Большая ширина за-5прещенной зоны {Eg = d,4 эВ) в сочетании с прямозонной структу-дэой обусловливают высокую эффективность его люминесцентных



характеристик. Для получения приборных структур на основе; GaN в основном используется гетероэпитаксиальное выращивание на подложках из лейкосапфира (а-АЬОз), кристаллизующегося в классе дт тригональной сингонии с параметрами рещетки в гексагональном представлении «=4,763-10"* и с=1,3-10- мкм. Ге-тероэпитаксиальные слои получают пиролизом различных смесей (GaCIs-NHs, СаВгз-NHs, Gain-NHs), a также из аммиака и содержащих галлий металлоорганических соединений.

Недостаточное согласование постоянных решетки эпитаксиального слоя и сапфировой подложки, по-видимому, является одной из причин неоднородности пленок нитрида галлия, представляющей собой, как правило, скопление зерен или субзерен размером в несколько десятков микрон и различно ориентированных кристаллов. Структурное несовершенство получаемых в настоящее время эпитаксиальных слоев нитрида галлия находит свое отражение и в характере оптического поглощения: в области hv<Eg коэффициент поглощения изменяется по экспоненциальному закону, что объясняется проявлением эффекта Франца-Келдыша в полях, обусловленных флуктуациями концентрации заряженных дефектов и примесей. Кристаллизующиеся слои GaN характеризуются только «-типом проводимости. Все попытки получения слоев GaN р-типа оказались безуспешными, что связано, по-видимому, с большой степенью ионности этого материала и, как следствие, - с проявлением эффекта самокомпенсации. Использование широкого диапазона примесей I и II групп акцепторного типа (Li, Be, Mg, Cd, Zg) позволяет в лучшем случае получать высокоомные сильно-компенсированные слои.

Поэтому электролюминесцентные характеристики изучаются на структурах GaN типа т4-п (металл - изолирующий слой - слой «-типа), а также на шотки-, МДП-структурах. В качестве контактов к излучающим структурам нитрида галлия обычно используется индий. Изолирующие слои получают легированием GaN цинком или магнием. Физика работы прибора основана на ударном механизме возбуждения в условиях сильного электрического поля. Максимальный квантовый выход электролюминесценции в желтой области спектра составляет 17о, в то время как в синей области спектра он не достигает 0,1%.

Механизм излучения в шотки-структурах основан на уходе электронов в металлический контакт, что эквивалентно инжекции дырок в материал п-типа с их последующей излучательной рекомбинацией. В структурах, использующих металл с большой работой выхода {W, Re, Pb), было реализовано излучение в сине-голубой области спектра („=430 нм). При токе через структуру /=10... 20 мА падение напряжения составляло 1,7 В; при этом внешний квантовый выход был на уровне 10"*. По-видимому, наилучшие результаты с точки зрения реализации электролюминесценции в сине-голубой области спектра получены в работе [121] в т-,1-«-структурах с толщиной изолирующей области порядка 138



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78



0.0197
Яндекс.Метрика