Светодиоды на основе AlInGaP/GaAs

October 11, 2011 by admin Комментировать »

Твердые растворы AllnGaPбыли разработаны в конце 1980-х и начале 1990-х гг.; в настоящее время они являются основой для изготовления сверхъярких светодиодов, излучающих в длинноволновой части видимого спектра, т. е. в красном, оранжевом и желтом диапазонах. Твердый раствор AllnGaPи светодиоды на его основе описаны в работах (Stringfeliow, Craford, 1997; Chenetal., 1997; Kish, Fletcher, 1997, aболее поздние обзоры и последние разработки представлены в работах (Mueller, 1999, 2000; Kramesetal., 2002).

На рис. 12.9 показана зависимость ширины запрещенной зоны и соответствующих длин волн от значений постоянных решеток AllnGaP (Chenetal., 1997). AllnGaPможет быть согласован по параметрам решетки с GaAs. Заменив атомы Asв решетке GaAsна меньшие атомы Р, а часть атомов Ga— на большие атомы In, получим твердый раствор

Рис. 12.9. Зависимость ширины запрещенной зоны и соответствующей ей длины волны от значений постоянных решеток (AUGal— а;)з,1п1_г,Р при 300 К. Штриховая вертикальная линия соответствует (Ala;Gai_a;)o,5lno,5P, согласованному по параметрам решеток с GaAs (Chenetal., 1997)

 

InGaP(частный случай Ino.sGao.sP), согласованный по параметрам решетки с GaAs. Поскольку радиусы атомов А1 и Gaприблизительно равны, твердый раствор (Al^Gai-x) o.sIno.ePтакже будет согласован с GaAs.

В работе (Chenetа!., 1997) отмечалось, что при х < 0,5 (Ala;Gai_a;)o,5lno,5Pявляется прямозонным полупроводником, а при ж > 0,5 – непрямозонным. В точке пересечения х = 0,5, ширина запрещенной зоны равна 2,33 эВ, что соответствует длине волны 532 нм. Киш и Флетчер (Kish, Fletcher, 1997) на основе данных Принса и др. (Prinsetal., 1995) были сделаны выводы, что (Ala;Gai_a;)o,5lno,5P— прямозонный полупроводник при жд! < 0,53. На рис. 12.10 приведена зависимость ширины запрещенной зоны от молярной доли алюминия в составе (Ala;Gai_x)o,5lno,5P (Prinsetal., 1995; Kish, Fletcher, 1997). При ж< 0,53 минимум ширины запрещенной зоны находится в 1Г-точке зоны проводимости, поэтому полупроводник прямозонный; при ж> 0,53 минимум ширины запрещенной зоны находится в Х-минимуме зоны проводимости, и полупроводник становится непрямозонным. В точке пересечения ж = 0,53 длина волны излучения приблизительно равна 555 нм. Реальная длина волны в точке пересечения может быть несколько иной в силу изменения степени упорядоченности атомов, входящих в состав конкретного материала (Kish, Fletcher, 1997).

На рис. 12.11 показана диаграмма, состоящая из линий, соответствующих значениям постоянных решеток и длинам волн излучений (а, значит, и ширинам запрещенной зоны) для твердых растворов AlInGaP (Chenetal., 1997). Представленные на диаграмме значения ширины запрещенной зоны и положения точки пересечения Г-Х, немного отличаются от представленных на рис. 12.10, что может быть

Рис. 12.10. Зависимость ширины запрещенной зоны и длины волны излучения от молярной доли А1 в составе AllnGaPс неупорядоченными атомами; состав согласован по параметру решетки с GaAs. При комнатной температуре Ег соответствует прямым межзонным переходам, а Ех — непрямым переходам в Г и X точках зоны Бриллюэна (Prinsetal., 1995; Kish, Fletcher, 1997)

 

вызвано разной степенью упорядоченности атомов в решетках AllnGaP. Упорядочение кристаллических решеток приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны на величину до 190 мэВ (Kish, Fletcher, 1997).

Рис. 12.11. Диаграмма значений постоянных решеток (вертикальные линии) и длин волн излучения для системы материалов AllnGaP (Chenetal., 1997)

 

Твердый раствор AllnGaPподходит для создания сверхъярких светодиодов, излучающих в красном, оранжевом и желтом диапазонах видимого спектра. При изменении состава в точке пересечения экстремумов Г-Х, свойства AllnGaPизменяются, он становится непрямозонным полупроводником, эффективность его излучения заметно понижается. Для высокой эффективности светодиодов вблизи точки пересечения энергия излучения должна быть меньше ширины запрещенной зоны на несколько кТ.

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