Слой, ограничивающий ток

August 15, 2011 by admin Комментировать »

В традиционных светодиодах на основе двойных гетереструктур с малыми верхними и большими нижними контактами, носители, инжектируемые в активную область через верхний контакт, в основном под ним же и скапливаются. Очевидно, что непрозрачный металлический контакт сильно препятствует выводу излучения, возбуждаемого в активной области, что значительно снижает коэффициент оптического вывода светодиода. Для решения этой проблемы применяют либо толстый слой растекания тока, либо запирающий слой. Этот слой отводит носители тока в стороны от верхнего контакта, препятствуя их попаданию в активную область, расположенную непосредственно под ним, что позволяет существенно повысить квантовый выход излучения светодиода.

На рис. 8.13 представлена схема структуры светодиода с запирающим слоем. Запирающий слой, размеры которого приблизительно такие же, как у металлического контакта, располагается над верхним барьерным слоем. Этот слой, имеющий проводимость п-типа, встраивается в материал с проводимостью р-типа. Сформированный таким образом р-п-переход направляет ток вокруг ограничивающего слоя, как показано на рис. 8.13.

Запирающие слои часто формируются методом эпитаксиального дораи^ивания. По этой технологии двойная гетероструктура и тонкий запирающий слой п-типа выращиваются на одной подложке. После этого подложка со сформированными на ней слоями вынимается из

Рис. 8.13. Светодиод с ограничивающим слоем п-типа, расположенным на верхнем барьерном слое. Излучение света исходит из областей, не покрытых непрозрачным верхним омическим контактом. Светодиод такого типа изготавливается методом эпитаксиального доращивания: после формирования запирающего слоя подложка вынимается из ростовой камеры и подвергается травлению, после чего снова погружается в эпитаксиальную систему для доращивания

слоя растекания тока

 

ростовой камеры и подвергается травлению. Стравливается почти весь верхний слой за исключением области, выделенной фотолитографическим способом, которая определяет расположение верхнего омического контакта. Для формирования запирающего слоя, как правило, применяют селективное травление, не оказывающее влияния на барьерный слой. По окончании процесса травления подложка возвращается в эпитаксиальную ростовую камеру для продолжения формирования структуры светодиода, например для доращивания слоя растекания тока.

Технология эпитаксиального доращивания из-за снижения выхода годных светодиодов является довольно дорогой. Это связано с тем, что в процессе доращивания приходится дважды очищать поверхность структуры: после первой стадии выращивания слоев и по окончании процесса травления. Процедура очистки часто приводит к образованию дефектов на поверхности, а значит, и к снижению количества качественных светодиодов. Поэтому такая технология не подходит для массового производства дешевых светодиодов, например светодиодов видимого оптического диапазона. Технология доращивания в основном используется для изготовления более дорогих устройств, например светодиодов, работающих в системах связи.

В светодиодах AllnGaPв качестве запирающих слоев применяются слои GaAsп-типа, которые размещаются на верхних барьерных слоях AllnGaP. Достоинство таких структур в том, что слои AllnGaPи GaAsсогласованы по параметрам решеток. Для селективного жидкостного травления используют химические реагенты, разрушающие только GaAsи никак не влияющие на AllnGaP (Adachi, Ое, 1983).

В поверхностно-излучающих лазерах с вертикальными резонаторами для направления тока к активной области, расположенной между зеркалами лазера, также применяются запирающие слои. Однако для их формирования чаще используют не эпитаксиальное доращивание.

а ионное легирование слоев кислородом или водородом. Поскольку в лазерах с контактами большой площади существенной становится величина поперечного сопротивления, глубина ионного легирования имеет конечные пределы.

Библиографическийсписок

Adachi S. and ОеК. "Chemical etching characteristics of (001) GaAs" J. Electrochem. Soc.130, 2427 (1983). Choquette K.D., Geib K.M., Ashby C.I.H., Twesten R.D., Blum O., Hou H.Q., Follstaedt D.M., Hammons B.E., Mathes D., and Hull R. "Advances in selective wet oxidation of AlGaAs alloys" IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 3, 916 (1997).

Fletcher R. M., Kuo C. R, Osentowski T. D., Huang K. H., and Craford M. G. "The growth and properties of high performance AlInGaP emitters using lattice mismatched GaP window layers"1. Electron. Mater.20, 1125 (1991a). Fletcher R.M., Kuo C.P., Osentowski T.D., and Robbins V.M. "Light-emitting diode with an electrically conductive window" US Patent 5,008,718 (1991b). Groves W. O. and Epstein A. S. "Epitaxial deposition of III-V compounds containing isoelectronic impurities" US Patent 4,001,056 (1977). Groves W. O., Herzog A. H., and Craford M. G. "Process for the preparation of electroluminescent III-V materials containing isoelectronic impurities" US Patent Re. 29,648 (1978a). Groves W.O., Herzog A.H., and Craford M.G. "GaAsP electroluminescent device

doped with isoelectronic impurities" US Patent Re. 29,845 (1978b). Guo X. and Schubert E. F. "Current crowding and optical saturation effects in GalnN/GaN light-emitting diodes grown on insulating substrates" Appl. Phys. Lett.78, 3337 (2001). Guo X., Li Y.-L., and Schubert E.F. "Efficiency of GaN/GaInN light-emitting diodes with interdigitated mesa geometry" AppL Phys. Lett.79, 1936 (2001). Jeon S.-R., Song Y.-H., Jang H.-J., Yang G.M., Hwang S. W., and Son S.J. "Lateral current spreading in GaN-based light-emitting diodes utilizing tunnel contact junctions" AppL Phys. Lett.78, 3265 (2001). Joyce W. B. and Wemple S. H. "Steady-state junction-current distributions in thin resistive films on semiconductor junctions (solutions of V^v =ie")1. Appl. Phys.41, 3818 (1970). Kuo C.P., Fletcher R.M., Osentowski T.D., Lardizabal M.C., Craford M.G., and Robins V. M. "High performance AlGalnP visible light emitting diodes" AppL Phys. LetL57, 2937 (1990). LED Museum, www.ledmuseum.org(2004).

Moyer C.D. "Photon recycling light emitting diode" US Patent 4,775,876 (1988). Nishizawa J., Koike M., and Jin C.C. "Efficiency of GaAlAs heterostructure red

light-emitting diodes" I. AppL Phys.54, 2807 (1983). Nuese C.J., Tietjen J. J., Gannon J. J., and Gossenberger H.F. "Optimization of electroluminescent efficiencies for vapor-grown GaAsP diodes" J. Electrochem Soc.: Solid State ScL116, 248 (1969).

Rattier М., Bensity Н., Stanley R.P., Carlin J.-F., Houdre R., Oesterle U., Smith C.J.M., Weisbuch C., and Krauss T.F. "Toward ultra-efficient aluminum oxide microcavity light-emitting diodes: Guided mode extraction by photonic crystals" IEEE J. Selected Topics in Quant. Electron.8, 238 (2002).

Schroder D. K. Semiconductor Material and Device Characterization (John Wiley and Sons, New York, 1998).

Sugawara H., Ishakawa M., and Hatakoshi G. "High-efficiency InGaAlP/GaAs visible light-emitting diodes" Appl. Phys. Lett.58, 1010 (1991).

Sugawara H., Ishakawa M., Kokubun Y, Nishikawa Y., Naritsuka S., Itaya K., Hatakoshi G., Suzuki M. "Semiconductor light-emitting device" US Patent 5,153,889, issued Oct. 6 (1992a).

Sugawara H., Itaya K., Nozaki H., and Hatakoshi G. "High-brightness InGaAlP green light-emitting diodes" Appl. Phys. Lett.61, 1775 (1992b).

Steigerwald D.A., Rudaz S.L., Thomas K.J., Lester S.D., Martin P.S., Imler W. R., Fletcher R. M., Kish Jr. F. A., Maranowski S. A. "Electrode structures for light-emitting devices" US Patent 6,307, 218 (2001).

Thompson G. H. B. Physics of Semiconductor Laser Devices (John Wiley and Sons, New York, 1980).

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты