Пекарь Г.С., лукьянчикова Н.Б., Хоанг Ми Шинь, Шейнкман М.К.. Инжекционные светодиоды с голубым и зеленым свечением на основе низкоомного ZnS // Письма в ЖЭТФ, том 19, вып. 8, http://www.jetpletters.ac.ru

Исследовано влияние длительной работы и температуры на спектральное распределение квантового выхода карбид-кремниевых светодиодов, работающих в режиме электрического пробоя. Обнаружен закономерный характер изменения спектра светодиодов в процессе их длительной работы. Выявлено значительное влияние самопоглощения и температурного сдвига полос на спектральное распределение температурного коэффициента излучения. Определены условия получения максимально стабильных светодиодов, которые возможно использовать в качестве образцовых излучателей для видимой области спектра.

Исследованы параметры кремниевых светодиодов, полученных ионной имплантацией бора в n-Si и последующим отжигом при температурах 700--1200oC. Максимальная внутренняя квантовая эффективность электролюминесценции (ЭЛ) в области зона-зонных переходов при комнатной температуре оценена на уровне 0.4% и достигнута при температуре отжига 1100oC. Эта величина изменялась не более чем в 2 раза в области рабочих температур 80--500 K. При различных токах исследованы кинетики нарастания и спада ЭЛ. Интенсивность ЭЛ после начального нелинейного участка изменялась линейно с ростом тока. Показано, что для объяснения этого результата, по-видимому, потребуется пересмотр некоторых современных физических представлений, описывающих рекомбинацию носителей заряда в кремниевых диодах. Работа выполнена при поддержке INTAS (грант N 2001-0194), Российского фонда фундаментальных исследований (грант N 02-02-16374) и отделением физических наук РАН в рамках научной программы \glqq Новые материалы и структуры\grqq.

Исследованы спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов на основе гетероструктур InxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaN с тонким (2/ 3 нм) активным слоем InxGa1-xN в интервале температур 100/ 300 K и в интервале токов J=0.01/ 20 мА. Спектры голубых светодиодов имеют максимумы в интервале homegamax=2.55/ 2.75 эВ, зеленых--- homegamax=2.38/ 2.50 эВ в зависимости от содержания In в активном слое. Спектральная интенсивность основной полосы экспоненциально падает в длинноволновой области с энергией в показателе E0=45/ 70 мэВ; это описывается моделью, учитывающей хвосты плотности состояний в двумерной активной области и степени их заполнения вблизи краев зон. При малых токах в спектрах голубых диодов наблюдается туннельная излучательная рекомбинация с максимумом в спектре, сдвигающимся с напряжением. Обсуждается модель энергетической диаграммы гетероструктур.

Исследованы туннельные эффекты в спектрах люминесценции и электрических свойствах голубых светодиодов на основе гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN. Туннельное излучение в области энергий 2.1/ 2.4 эВ преобладает при малых токах (

Проведено систематическое исследование влияния внутренних механических напряжений на параметры светодиодов из арсенида галлия. Светоизлучающие структуры выращивались методом жидкофазной эпитаксии из ограниченного объема раствора--расплава GaAs вGa. Раствор--расплав легировался кремнием или кремнием и оловом. Показано, что величина и знак внутренних механических напряжений в эпитаксиальном слое определяються концентрацией примеси в растворе--расплаве. Светодиоды, изготовленные из эпитаксиальных структур с минимальными внутренними механическими напряжениями, имеют максимальную квантовую эффективность и наименьшую скорость деградации параметров. Предложена модель перестройки дефектной структуры арсенида галлия, описывающая наблюдаемые явления.

Исследованы изменения спектров люминесценции и электрических свойств светодиодов на основе гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN в процессе длительной работы. Изучались голубые и зеленые светодиоды с одиночными квантовыми ямами InGaN в течение 102/ 2· 103 ч при токах до80 мА. Обнаружено увеличение интенсивности люминесценции при рабочих токах (15 мА) на 1-й стадии старения (100/ 800 ч) и медленное падение--- на 2-й. Наибольшие изменения спектров наблюдались при малых токах (

Созданы и исследованы светодиоды, излучающие в области длин волн 1.9--2.1 мкм, на основе двойных гетероструктур AlGaAsSb / GaInAsSb / AlGaAsSb с большим содержанием As(64%) в широкозонных областях. Светодиоды имеют конструкцию, позволяющую расположить активную область близко к отводящим тепло частям корпуса, а свет вывести через подложку GaSb, незаслоненную контактом. Светодиоды обладают в большом интервале токов линейной зависимостью мощности излучения от тока. Достигнута в квазинепрерывном режиме мощность излучения 4.6 мВт, а в импульсном режиме пиковая мощность 190 мВт при комнатной температуре. Показано, что еще при длительностях импульса 5 мкс переход от линейной к сублинейной зависимости мощности излучения от тока определяется не нагревом, а процессами оже-рекомбинации в активной области светодиода.

Исследованы спектры люминесценции светодиодов на основе гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с множественными квантовыми ямами в диапазоне токов J=0.15 мкА--150 мА. Сравнительно большой квантовый выход излучения при низких J (Jmax=0.5/ 1 мА) обусловлен малой вероятностью безызлучательного туннельного тока. Вольт-амперные характеристики J(V) исследованы при J=10-12-10-1 А; они аппроксимированы функцией V=varphi k+mkT[ln(J/J0)+(J/J1)0.5]+J· Rs. Часть V~(J/J1)0.5 и измерения динамической емкости свидетельствуют о влиянии i-слоев, прилегающих к активному слою. Спектры описаны моделью двумерной плотности состояний с экспоненциальными хвостами в МКЯ. По коротковолновому спаду спектра голубых диодов определено повышение T при увеличении J: T=360-370 K при J=80-100 мА. В зеленых светодиодах обнаружена полоса при 2.7--2.8 эВ, проявляющаяся при больших J; предлагается объяснение этой полосы разделением фаз с различным содержанием In в InGaN.

Исследованы СД lambdamax=3.4, 4.3 мкм (t=20oC) при повышенных температурах. Показано, что для описания их работы в интервале температур t=20/ 180oC применимы классические представления об инжекционных источниках излучения и процессах рекомбинации носителей заряда. Температурные зависимости обратных токов ВАХ в области насыщения соответствуют возрастанию собственной концентрации носителей заряда в теории Шокли. Спектры излучения описываются в предположении прямых переходов зона--зона, сферически симметричных зон и термализованных носителей заряда. W-I-характеристики пропорциональны I2/3, что говорит о доминирующей роли безызлучательной оже-рекомбинации. Мощность излучения экспоненциально падает с температурой, что характерно для CHSH- и CHCC-процессов.