Дислокации в нитридах III группы

September 29, 2011 by admin Комментировать »

Наиболее распространенным материалом подложек для эпитаксиального выращивания GaNявляется сапфир, обладающий постоянны-

‘) См. приоритетные работы [4, 5].

ми термическими, химическими и механическими характеристиками. Однако у сапфира кристаллическая структура корунда, в то время как нитриды третьей группы имеют структуру вюрцита. К тому же различаются и значения постоянных решеток сапфира и GaN. Все это ведет к возникновению в эпитаксиальных пленках GaN, выращенных на сапфировых подложках, проникающих и краевых дислокаций несоответствия, плотности которых обычно составляют

Рис. 13.10. Зонная диаграмма дислокаций: а — донорные уровни в запрещенной зоне, б — акцепторные уровни в запрещенной зоне, в — донорные уровни в зоне проводимости, г — акцепторные уровни в валентной зоне. Состояния а и б приводят к безызлучательной рекомбинации, а состояния в и г —не приводят

 

доказывает отсутствие излучательной рекомбинации, но при этом нельзя однозначно утверждать, что там происходит безызлучательная рекомбинация. Причиной возникновения областей затемнения на катодолюминесцентных изображениях может быть неполное экранирование разности потенциалов, созданной дислокацией, что ведет к отталкиванию либо электронов, либо дырок и тем самым мешает излучательной рекомбинации.

Другим возможным объяснением высокой вероятности излучательной рекомбинации в нитридах Ш группы могут быть флуктуации состава твердых растворов, эффекты создания кластеров и разделения фаз внутри растворов, что неминуемо приводит к изменению запрешенных зон и возникновению локальных потенциальных ям на зонной диаграмме и в результате вызывает либо притягивание носителей, либо их отталкивание (Nakamura, Fasol, 1997; Chichibuetal., 1996; Narukawaetal., 1997 a,b). Такое объяснение хорошо подходит для тройных и четверных твердых растворов — InGaNи AlInGaN. Потенциальные ямы притягивают и локализуют носители, препятствуя их диффузии к дислокациям. Рис. 13.11 схематично представляет зонную диаграмму InGaNс характерными флуктуациями запреш,енной зоны и областями локализации носителей.

Поскольку показано, что методом просвечивающей электронной микроскопии непосредственно определить флуктуации концентрации индия в InGaNне только затруднительно, но и практически невозможно из-за вероятности повреждения материала пучком электронов высокой энергии, точная величина этих флуктуаций до сих неизвестна (Smeetonи etа!., 2003).

Недавно была опубликована работа (Hanglelteretal., 2005), в которой указывается, что в окрестности V-образных дефектов в эпитаксиальных слоях нитридов III группы происходит уменьшение толщины квантовых ям InGaN/GaN. Авторы работы предполагают, что более широкая запрещенная зона, соответствующая узким квантовым ямам InGaN, экранирует линейные дислокации от подвижных носителей.

Рис. 13.11. Зонная диаграмма InGaNс кластерами, обусловленными избытками атомов In, в которых локализуются носители зарядов, что мешает им диффундировать к дислокациям

 

локализованных в широких (планарных) квантовых ямах InGaN. Именно это позволяет поддерживать высокий внутренний квантовый выход излучения в структурах с квантовыми ямами даже при наличии линейных дислокаций. Однако эта модель не может объяснить высокий внешний квантовый выход излучения тонких пленок GaN.

Несмотря на то, что объяснения высокой эффективности нитридов III группы, справедливого для всех случаев, до сих пор не найдено, установленным считается тот факт, что эти материалы, а в особенности светодиоды синего свечения на основе твердых растворов InGaN/GaN, имеют низкую чувствительность к наличию в них дислокаций. Поэтому таким излучателям свойственна высокая эффективность излучения даже при высокой плотности дислокаций’). На рис. 13.12 показаны зависимости нормированного внешнего квантового выхода нескольких полупроводников типа      (GaAs, AlGaAs, GaPи GaAsP) от плот

ности дислокаций. Внешний квантовый выход GaNпри плотности дислокаций Ю’" см~^ оценивается в 4% (Lesteretal., 1995). Затемненная область соответствует синим светодиодам на основе InGaN/GaN. Данные на рис. 13.12 подтверждают меньшую зависимость эффективности излучения нитридов III группы от плотности дислокаций по сравнению с арсенидами и фосфидами этих же групп.

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