Технология выращивания светодиодов на прозрачных подложках

September 7, 2011 by admin Комментировать »

Светодиоды видимого спектра (Ala;Gai_a:)o,5lno,5P, работающие на длинах волн в диапазоне 560-660 нм, обычно выращивают на подложках GaAs. При этом параметры решеток материала светодиода и подложки согласованы друг с другом. Поскольку при комнатной температуре ширина запрещенной зоны GaAsEg= 1,424 эВ (Ag= 870 нм), толстые подложки GaAsпоглощают часть света рабочих длин волн, излучаемого в их сторону. Поэтому светодиоды AlInGaP/GaAs, выращенные на подложках GaAs, обладают низкими коэффициентами оптического вывода света.

Коэффициент оптического вывода в светодиодах AllnGaPможет быть существенно повышен удалением подложки GaAsи соединением эпитаксиального слоя AllnGaPс подложкой GaP (Kishetal., 1994). GaP— непрямозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны Eg= 2,24 эВ (Ад = 553 нм). Поэтому он не поглощает свет с А > 553 нм, излучаемый активной областью AllnGaP.

На рис. 9.12 схематично показана технология изготовления светодиода AllnGaPна подложке GaP. Сначала методом эпитаксии металлоорганических соединений из газовой фазы на подложке GaAsвыращивается двойная гетероструктура AllnGaP. После этого на верхней поверхности гетероструктуры методом эпитаксии из газовой фазы с использованием хлоридов выращивается толстый слой растекания тока GaP50 мкм). Такая технология выращивания—недорогой метод формирования толстых эпитаксиальных слоев. Следующий этап заключается в химическом удалении подложки GaAsметодом селективного жидкостного травления (Adachi, Ое, 1983; Kishetal., 1994). Во время удаления подложки GaAsтолстый слой растекания тока GaPиграет роль механической опоры для тонкой двойной гетероструктуры. После этого гетероструктура со слоем GaPскрепляется с подложкой GaP.

Процесс соединения двух пластин требует высокой степени чистоты поверхностей, отсутствия каких-либо частиц между пластинами и удаления с поверхностей окислов. Зазор между двумя пластинами часто заполняется специальным клеем. При вращении пластин с высокой ско-

Рис. 9.12. Схема процесса изготовления светодиодного кристалла AlInGaPна прозрачной подложке GaP. После удаления подложки GaAsповышается температура и двойная гетероструктура со слоем GaPпод давлением прижимается к подложке GaP, в результате чего формируется единая структура кристалла светодиода (Kishetal., 1994)

 

ростью этот клей выдавливается наружу. В работах Киша и др. и Хе- флера и др. (Kishetal., 1995; Hoefleretal., 1996) описана технология соединения пластин AlInGaPи GaP, применяемая для подложек GaPдиаметром 50 мм (два дюйма). В этой технологии используется одноосное давление при повышенных температурах (750-1000 °С) (НоеПег etal., 1996). Показано (Kishetal., 1995), что качество проводящей области на границе раздела двух пластин сильно зависит от выравнивания на кристаллографическом уровне соединяемых пластин, а не от согласования их кристаллических решеток. Отмечено, что при одновременном вращении пластин кристаллографические ориентации их поверхностей должны оставаться согласованными. Описанная технология используется в серийном производстве светодиодов AlInGaP/GaP, работающих при низких прямых напряжениях 2,2 В). По надежности такие светодиоды сравнимы со светодиодами AlInGaP/GaAs. Обычно технологии склеивания пластин патентованы и неизвестны широкому кругу.

Прямое напряжение является важной характеристикой светодиодов, изготовленных по технологии соединения пластин. Низкие значения напряжения свидетельствуют об отсутствии промежуточных оксидных слоев и формировании полноценной химической связи между двумя полупроводниковыми пластинами. На рис. 9.13 показаны вольтамперные характеристики двух выпускаемых промышленностью светодиодов AlInGaP— на поглощающей излучение подложке и на прозрачной подложке. Видно, что светодиод на прозрачной подложке обладает более высокими значениями прямого напряжения и последовательного сопротивления по сравнению со светодиодом на поглощающей подложке.

Более высокое напряжение у светодиодов на прозрачных подложках можно объяснить омическими потерями либо на границе раздела меж-

Рис. 9.13. Вольтамперные характеристики, значения прямого напряжения и последовательного сопротивления светодиодов AllnGaPна подложках GaPи

GaAs

 

ду пластинами, либо в подложке GaP. Для минимизации поглощения на свободных носителях концентрацию легирующих примесей п-типа в подложке GaPстремятся поддерживать умеренно низкой.

На рис. 9.14 для сравнения приведены микроснимки двух светодиодов AllnGaP: на прозрачной GaPи поглощающей GaAsподложках. В светодиодах второго типа подложка выглядит более темной, чем в светодиодах первого типа. Внешний квантовый выход светодиодов AlInGaP/GaPв 1,5-3,0 раза выше, чем светодиодов AlInGaP/GaAs.

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