История создания светодиодов на основе SiC

November 5, 2011 by admin Комментировать »

Явление электролюминесценции, заключающееся в излучении фотонов твердым телом под воздействием электрического тока, было открыто в начале XX в. В том, что электролюминесценция может происходить при комнатной температуре, и заключается ее главное отличие от теплового свечения, являющегося электромагнитным излучением видимого диапазона оптического спектра, испускаемым материалами, нагретыми до высокой температуры, обычно большей 750 °С.

В 1891 г. Юджин Ачесон разработал процесс промышленного получения нового материала — карбида кремния SiC, названного карборундом. Синтез этого материала протекал при высокой температуре в тигле с электрическим нагревом, в которой в результате химической реакции между стеклом — диоксидом кремния Si02 и углем — углеродом С-формировался карборунд (Filsinger, Bourrie, 1990; Jacobsonetal., 1992):

Рис. 1.2. Диаграмма энергетических зон контакта Шоттки: а —в условиях равновесия, б —при небольшом прямом смещении и в —при сильном смещении. В последнем случае происходит инжекция неосновных носителей, обусловливающая процесс излучения света

 

в 1928 г. Лосев (Lossev, 1928) опубликовал результаты своих исследований явления люминесценции, наблюдаемого в выпрямляющих SiC-диодах, используемых в качестве демодуляторов в радиосхемах, на переходах металл-полупроводник. Он установил, что излучение света в одних диодах возникает только при их смещении в обратном направлении, а в других — при смещении как в прямом, так и обратном направлениях. Лосев пытался найти причину появления люминесценции, для чего он капал на светящуюся поверхность образца жидкий бензол и измерял скорость его испарения. Исходя из того, что бензол испарялся очень медленно, он сделал правильное заключение, что излучение света никак не связано с сильным разогревом поверхности. Он также предположил, что явление люминесценции «очень похоже на процесс испускания холодных электронов». Лосев обнаружил, что появление и исчезновение свечения в SiC-диодах происходило очень быстро, что делало возможным изготовление на их основе так называемых световых реле. Дальнейшее развитие светодиодов, вплоть до 1960-х гг., подробно описано в работе Лебнера (Loebner, 1976)

К концу 60-х гг. были разработаны технологии получения пленок SiC (Violinetal., 1969) и изготовления на их основе полупроводниковых устройств с р-n-переходом Диоды из карбида кремния были прародителями современных светодиодов голубого свечения, в которых эффективность преобразования электрической энергии в оптическое излучение составляла всего 0,005% (Potteretal., 1969). В последующие десятилетия не удалось значительно улучшить характеристики светодиодов голубого свечения. Это объясняется тем, что SiCотносится к непрямозонным полупроводникам, у которых очень низкая вероятность межзонных оптических переходов. К началу 90-х гг. выпуск светодиодов SiCголубого свечения был практически прекращен, поскольку SiCбольше не мог дальше конкурировать с полупроводниками типа АIIIВV. Лучшие светодиоды SiCизлучали свет с длиной волны 470 нм и имели к. п. д. ~ 0,03% (Edmondetal., 1993).

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