Согласование параметров кристаллических решеток

October 4, 2011 by admin Комментировать »

Рис. 7.11. Временные зависимости интенсивности излучения двух мезаструк- турных и двух планарных светодиодов (Schubert, Hunt, 1998)

Рис. 7.12. Дислокации вблизи границы двух полупроводников, обладающих разными значениями постоянной решетки

В двойных гетероструктурах для создания активных и барьерных слоев используют разные материалы, которые, однако, должны иметь одинаковые кристаллические структуры и постоянные решеток. Невыполнение этих условий ведет к возникновению на границе двух полупроводников или вблизи нее специфических дефектов. На рис. 7.12 показаны дефекты, которые называются оборванными связями.

Из рис. 7.12 видно, что на границе двух материалов с разными значениями постоянной кристаллической решетки могут сформироваться ряды оборванных связей. Такие дислокации несоответствия имеют вид линейно вытянутых дефектов, которые можно увидеть в растровом электронном микроскопе в режиме локальной катодолюминесценции. На катодолюминесцентном изображении структуры с нарушением со-

Рис. 7.15. Зависимость интенсивности излучения светодиодов AlInGaPот рассогласования параметров решеток активной области AlInGaPи подложки GaAs. Зависимость получена при токе 20 мА (Watanabe, Usui, 1987)

 

в светодиодах GaAsPкрасного свечения, выращенных на подложках GaAs, параметры рещеток активной области плохо согласованы с параметрами рещетки подложки, поэтому и квантовый выход таких светодиодов довольно невысок. Эти материалы имеют низкую стоимость. Самыми дешевыми светодиодами красного свечения были светодиоды GaAsPс гомогенными переходами, выращенные на подложках GaAs.

В то время как характеристики светодиодов, изготовленных из материалов семейств GaAsи InP, сильно зависят от поверхностной рекомбинации и рассогласования решеток, на параметры светодиодов на основе полупроводников семейства GaNэти явления практически не влияют. Это связано с тем, что

1)   дислокации в нитридных соединениях типа GaNобладают более низкой электрической активностью;

2)    диффузионная длина носителей в материалах типа GaNзначительно меньше, чем в полупроводниках семейств GaAsи InP. Если среднее расстояние между дислокациями больше диффузионной длины носителей, в частности дырок, вероятность безызлучательной рекомбинации на этих дефектах сравнительно невысока. Другая модель, объясняющая высокую эффективность светодиодов

InGaN, принимает во внимание флуктуации химического состава тройных твердых растворов, которые локализуют носители, препятствуя их диффузии к линиям дислокаций.

Библиографическийсписок

Baraff G. А. and Schluter М. "Electronic structure, total energies, and abundances of the elementary point defects in GaAs" Phys. Rev. Lett.55, 1327 (1985).

Fitzgerald E.A., Watson G.P., Proano R.E., Ast D.G., Kirchner P.D., Pettit G. D., and Woodall J. M. "Nucleation mechanism and the elimination of misfit dislocations at mismatched interfaces by reduction of growth area" J. Appl. Phys.65, 2220 (1989).

Kazarinov R. F. and Pinto M. R. "Carrier transport in laser heterostructures" IEEE J. Quantum Electronics30, 49 (1994).

Longini R. L. and Greene R. F. "Ionization interaction between impurities in semiconductors and insulators" Phys. Rev.102, 992 (1956).

Matthews J. W. and Blalceslee A. E. "Defects in epitaxial multilayers. III. Preparation of almost perfect multilayers" J. Cryst. Growth32, 265 (1976).

Nakamura S., Mukai Т., and Iwasa N, "Light-emitting GaN-based compound semiconductor device" US Patent 5,578,839 (1996).

Nakamura S., Mukai Т., and Iwasa N, "Light-emitting GaN-based compound semiconductor device" US Patent 5,747,832 (1998).

Neugebauer J. and Van de Walle C. G. "Chemical trends for acceptor impurities in GaN" J. Appl. Phys.85, 3003 (1999).

Schubert E.F., Downey S.W., Pinzone C., and Emerson A. B. "Evidence of very strong inter-epitaxial-layer diffusion in Zn doped GalnPAs/InP structures" Appl. Phys. A60, 525 (1995).

Schubert E.F. and Hunt N.E.J. "15,000 hours stable operation of resonant-cavity light-emitting diodes" Appl. Phys. A66, 319 (1998).

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

Walukiewicz W. "Fermi level dependent native defect formation: consequences for metal-semiconductor and semiconductor-semiconductor interfaces"/. Vac. Sci. Technol. B,6, 1257 (1988).

Walukiewicz W. "Amphoteric native defects in semiconductors" Appl. Phys. Lett. 54, 2094 (1989).

Walukiewicz W. "Defect formation and diffusion in heavily doped semiconductors" Phys. Rev. В 50, 5221 (1994).

Watanabe H. and Usui A. "Light emitting diode" US Patent 4,680,602, issued July 14 (1987).

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