Положение р-п-перехода

October 5, 2011 by admin Комментировать »

В светодиодах на основе двойной гетероструктуры бывает трудно сформировать р-n-переход в барьерном слое. Обычно нижний барьерный слой является областью п-типа, а верхний — областью р-типа. Активный слой при этом либо совсем не легирован, либо слабо легирован примесями п- или р-типа. Однако при перераспределении примесей р-п- переход может быть сформирован в одном из ограничивающих барьерных слоев. Диффузия примесей в процессе формирования кристалла объясняется высокой технологической температурой, длительностью процесса выращивания и большим коэффициентом диффузии примесей. Перераспределение примесей происходит за счет их диффузии, сегрегации и дрейфа.

Как правило, акцепторы из верхнего барьерного слоя диффундируют в активную область, а также в нижний барьерный слой. Такие примеси, как цинк и бериллий, имеют атомы малого радиуса, которые легко перемещаются внутри кристаллической решетки. К тому же коэффициенты диффузии атомов цинка и бериллия сильно зависят от концентрации примесей. Скорость диффузии цинка и бериллия резко возрастает при достижении определенной критической концентрации, в результате чего нарушается работа светодиода.

На рис. 7.5 показан пример распределения концентрации цинка в двойной гетероструктуре GalnAsP/InP, полученного методом масс- спектрометрии вторичных ионов (SIMS). На рис. 7.5, а показан случай умеренной концентрации примесей в верхнем барьерном слое (2·1017 см-3). Из приведенного профиля концентраций видно, что цинк в основном сосредоточен в верхнем барьерном слое, хотя некоторые его атомы все же проникли в активную область. На рис. 7.5,6 представлена более высокая концентрация примеси в верхнем барьерном слое (2·1019см-3). Из распределения концентраций следует, что цинк довольно глубоко проник в активную область. Теперь р-п-переход переместился на край этой области, что значительно снизило квантовый выход излучения.

На рис. 7.6 показана модель, объясняющая изменение положения р-п-перехода в двойной гетероструктуре GalnAsP/InP (Schubertetal., 1995). Видно, что при критической концентрации Ncnticalрезко возрастает коэффициент диффузии цинка. Если в процессе выращивания кристалла концентрация цинка становится выше этого критического значения, цинк перераспределяется по структуре так, что его концентрация снова снижается до уровня ниже значения Ncntical.Это значит, что в двойной гетероструктуре р-п-переход может перемещаться как вглубь, так и на край и даже за пределы активной области. Примечательно то, что смещение р-п-перехода происходит даже при достаточно низкой концентрации цинка в барьерном слое вблизи границы с активной областью.

Рис. 7.5. Распределение концентраций Znв двойной гетероструктуре GalnAsP/InP, полученное методом масс-спектроскопии вторичных ионов (SIMS). В исследуемой системе Znявляется примесью р-типа. На рис. 7.5, а нет смещения р-п-перехода. На рис. 7.5, б показано, что высокая концентрация Znв верхнем барьерном слое приводит к изменению положения р-п-перехода

(Schubertetаl. 1995)

 

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