области составов. Преимуществом первого типа структур является большая сила света. Во втором же случае достигается высокая, температурная стабильность фото- и радиометрических параметров, а также длины волны излучения [142].

Другой проблемой, разрешение которой необходимо в качестве предварительного условия для практического воспроизведения полупроводниковыми индикаторами всей цветовой гаммы, воспринимаемой человеческим глазом, является проблема «пропавших» цветов [143]. Так как для промышленного освоения того или иного типа полупроводниковых структур обязательно обеспечение высоких фотометрических параметров и надежности работы полупроводниковых источников излучения, то к настоящему времени можно считать надежно освоенными лишь красный, желтый и желто-зеленый спектральные диапазоны. Не решена задача получения эффективных структур синего цвета свечения. И хотя в техноло-гии широкозонных полупроводниковых соединений (SiC, GaN, ZnS) получены обнадеживающие результаты, прогресс, достигнутый в этой области с момента предыдущего прогноза развития. ПЗСИ, весьма скромен.

Для количественной характеристики объема цветового восприятия человеческим глазом обычно используется цветовой график. МКО (рис. 6.4). При этом цвет источника излучения может быть охарактеризован с помощью трех линейно независимых цветов, в качестве которых приняты красная (?i, = 700 нм), зеленая (=546,1 нм) и синяя (1=435,9 нм) линии ртутного разряда. Источнику белого цвета соответствует точка на цветовом графике с координатами х=у=1/3.

Преимущества трехцветного представления, основанного на предположении пропорциональности и аддитивности цветовых сигналов, нашли свое яркое выражение в современной системе цветного телевидения, и в первую очередь при разработке цветных электронно-лучевых трубок. В связи с этим представляется разумным предположить, что на первом этапе задача создания-космоцветных индикаторов, т. е. индикаторов, способных перекрыть все цветовое пространство, воспринимаемое человеческим глазом, может быть решена с использованием многоцветных индикаторов в монолитном или гибридном исполнении. С этой точки зрения особый интерес представляют различные варианты получения источников излучения с перестраиваемым цветом свечения.

Широко известным вариантом приборов с цветом свечения, перестраиваемым в диапазоне от желто-зеленой до красной области спектра, являются двухпереходные структуры фосфида галлия .[144]. В этой структуре со стороны (111) В располагается р-п переход, легированный Zn и О и излучающий красный цвет. Сфор-мированный со стороны (111) А р-п переход легируется азотом и излучает зеленый свет. С .физической точки зрения перестройка цвета свечения в таких приборах основана на различной зависимости эффективности красного и зеленого излучения от плотности ток через структуру (в первом случае наблюдается сублинейная,.

а во втором - суперлинейная зависимость от плотности тока). Увеличение тока через прибор приводит к увеличению вклада зеленой компоненты интегральной люминесценции, что и обусловливает смещение доминирующей длины волны в коротковолновую область спектра (в пределах 615...565 нм).

Альтернативный вариант получения источников излучения с перестраиваемым цветом свечения рассмотрен в работе [146]. В ней нспользовали структуру GaAso,6Po,4-GaAs-GaAs : Si, содержащую р-п переходы как в широкозонной (GaAso,6Po,4), так и узкозонной (GaAs: Si) области. Верхний р-п переход генерировал красную люминесценцию, в то время как нижний излучал в ИК-области спектра, соответствующей области возбуждения антисток-сова люминофора Л-44 (La203S:YB, Ег), преобразовывавшего •ИК-излучение (кл; 0,965 мкм) в зеленое. Особое внимание уделялось получению высокоаффективного излучающего р-п перехода на основе GaAs: Si, поскольку эффективное преобразование ИК-излучения в видимую люминесценцию возможно лишь при больших плотностях возбуждения люминофора (2 мВт/мм). Диапазон перестройки длины волны составил 650 ... 540 нм.

Как недостаток рассмотренного прибора следует отметить не-большую эффективность излучения: сила света в красной области •спектра составляла при ГО мА /„=100 мккд, в то время как в зеленой области спектра /„=.100 мккд при /=100 мА.

Использование гибридных конструкций приборов, светоизлучающие элементы которых будут содержать три типа кристаллов, жаждый из которых обеспечивает соответствующий основной цвет (синий, зеленый и красный), в первом приближении позволит решить проблему цветопередачи реальных изображений. В то же время, как показывает проведенный в работе [143] анализ особенностей психофизиологического визуального восприятия цветовой информации, предположение о линейном, аддитивном и пропорциональном характере цветовых сигналов в реальности несправедливо, поскольку пространство цветового восприятия не является линейным; при этом метрические свойства этого пространства обусловливают необходимость его отображения на римановы пространства.

Яркостно-цветовое восприятие определяется не только положением соответствующей точки на цветовом графике, но и уровнем •абсолютной яркости, размером поля зрения и другими фактора-ми. Абстрагируясь от технологических проблем, связанных с синтезом полупроводниковых структур и разработкой излучающих приборов на их основе, можно считать, что спектральный состав люминесценции, генерируемой в различных полупроводниковых тматериалах, в принципе позволяет практически перекрывать цветовое пространство, воспринимаемое человеческим глазом. Таким образом, проблема материала для космоцветного индикатора формулируется следующим образом: обеспечить по возможности полное перекрытие цветового графика МКО излучением от одного полупроводникового материала (при варьировании либо концентра-

.ции Примеси-активатора, либо состава в случае твердых растворов) при достаточно высокой эффективности и надежности светоизлучающих приборов на его основе.

Серийно освоенные полупроводниковые светоизлучающие структуры характеризуются высокой чистотой цвета излучения, превышающей 98%. При этом использование как выпускаемых, так и. перспективных систем твердых растворов А"В позволяет перекрывать лишь верхнюю часть цветового графика МКО (рис. 6.4).

В качестве вероятной космоцветной системы для создания-ПЗСИ в работе [143] прогнозируется структура Irii-xGaxN, в которой спектральный диапазон люминесценции потенциально можег перекрыть полностью цветовое пространство. Вместе с тем накоп-" ленный к настоящему времени опыт синтеза других широкозонных соединений А"В и разработки светоизлучающих приборов на их основе позволяет предполагать и в случае твердых растворов. Ini-jcGaxN наличие серьезных трудностей, в первую очередь связанных с получением слоев п- и р-типа.

Глава 7.

• ВЛИЯНИЕ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИХ ИНДИКАТОРОВ

7.1. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Рассмотрим последовательно основные параметры полупроводниковых материалов, изменения которых определяют скорость установления температурного режима и вид температурпых зависимостей основных характеристик ПЗСИ.

В связи с тем, что характер излучательной рекомбинации в полупроводниках в значительной степени определяется их фундаментальными свойствами, несомненный интерес представляет рассмотрение влияния температуры на эти свойства. В первую очередь это относится к ширине запрещенной зоны, поскольку именно это свойство определяет в большинстве случаев спектральное положение краевой полосы излучения.

В соответствии с существующими представлениями температурная зависимость ширины запрещенной зоны определяется двумя факторами: во-первых,, термическим расширением постоянной решетки, и во-вторых, электрон-фонон-ным взаимодействием. Как показывает расчет, первый фактор приводит к линейной зависимости ширины запрещенной зоны в высокотемпературной области, при этом его вклад составляет около 25% от общего изменения Eg, и к нелинейной зависимости в области низких температур.

Наибольший вклад в температурное изменение Eg дает электрон-фононное взаимодействие; при этом hEe~T{.T<iQj) и hEs~T(T>Qp), где вд-тем-