Радиационная стойкость гетероструктур AlGaAs для светодиодов ИК-диапазона

• Автор: Рубанов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Гетероструктуры АЮаАя и светодиоды на их основе
1.1. Гетероструктуры АЮаАэ для изготовления светодиодов
ИК-диапазона
1.2. Конструкции светодиодов ИК-диапазона и основные параметры
1.3. Деградация гетероструктур АЮаАэ при длительной наработке светодиодов на их основе
1.4. Радиационная стойкость гетероструктур АЮаАэ
Выводы
ГЛАВА 2. Объекты исследований. Используемое оборудование и методика проведения исследований
2.1. Объекты исследований
2.2. Контролируемые параметры светодиодов
2.3. Методика облучения и используемое оборудование
ГЛАВА 3. Облучение гетероструктур АЮаАя быстрыми нейтронами, электронами и гамма-квантами
3.1. Быстрые нейтроны
3.2. Электроны
3.3. Гамма-кванты
3.4. Радиационная модель деградации гетероструктур АЮаАя при облучении
Выводы
ГЛАВА 4. Комбинированное облучение гетероструктур АЮаАэ
4.1. Предварительное облучение быстрыми нейтронами
4.1.1. Гамма-кванты
4.1.2. Электроны

4.2. Облучение гамма-квантами после предварительного облучения электронами
4.3 Предварительное облучение гамма-квантами
4.3.1. Быстрые нейтроны
4.3.2. Электроны
4.4. Облучение быстрыми нейтронами после предварительного облучения электронами
4.5. Радиационные технологии в производстве светодиодов ИК-диапазона
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение. Акт использования результатов исследований

ВВЕДЕНИЕ
Светодиоды инфракрасного диапазона (далее СД), изготавливаемые на основе гетероструктур АЮаАь используются в качестве элементной базы радиоэлектронной аппаратуры, эксплуатируемой на ядерных энергетических объектах, в космических аппаратах, а также военной технике и вооружении, в следующих областях:
- оптические связи с открытым каналом;
- волоконно-оптические линии связи;
- управление движущимися объектами;
- устройства видеонаблюдения, телеметрии, приборы ночного видения, охранные комплексы;
- медицина и биология.
При этом СД могут подвергаться действию различных радиационных факторов, вызывающих значительные изменения свойств полупроводниковых материалов, на основе которых они изготовлены. К числу таких факторов относят следующие виды ионизирующих излучений (ИИ): нейтронное, протонное, электронное и гамма-квантов.
Физическая сущность воздействия ИИ состоит в том, что оно вызывает определенные изменения (обратимые или необратимые) характеристик полупроводниковых материалов, приводящие в конечном итоге к изменению функциональных параметров полупроводниковых приборов и других их эксплуатационных характеристик.
В реальных условиях эксплуатации на СД могут действовать два и более радиационных фактора комплексно (одновременно) и/или комбинированно (последовательно).
Таким образом, наличие при эксплуатации СД различных радиационных факторов выдвигает требование обеспечения их гарантированной работы, то есть СД должны обладать определенной радиационной стойкостью.

В результате выполненных исследований было установлено, что увеличение содержания А1, замещающего катионы в ОаАь, увеличивает радиационную стойкость СД. Коэффициент повреждения Ку при облучении СД гамма-квантами значительно уменьшается с ростом содержания А1 до 10% и при содержании А1 выше 10% практически остается без изменений, что хорошо видно из графика на рис. 1.3. С другой стороны, при облучении нейтронами коэффициент повреждения К„ плавно изменяется при изменении содержания А1 в структуре кристалла в интервале от 0 до 34%.
Приведенные результаты подтверждаются работой [77], в которой также утверждается, что деградация люминесценции в А1хОа|_хАь при облучении уменьшается с увеличением содержания А1, что объясняется разупорядочением твердого раствора. Определено, что АзОаоАь является наиболее эффективным материалом для применения в оптоэлектронных устройствах в условиях действия проникающих излучений (электронов и нейтронов).
Облучение полупроводников частицами высокой энергии (гамма-квантами, электронами, нейтронами и протонами) приводит к значительному изменению их люминесцентных свойств, что обусловлено возникновением при радиационном воздействии различных точечных дефектов. Изучая влияние облучения гамма-квантами 60Со на люминесцентные свойства кристаллов п-ОаАэ авторы [78] впервые обнаружили, что возникающие точечные дефекты могут существенно изменять рекомбинационные свойства глубоких центров, тем самым обусловливая существенное изменение люминесценции полупроводников при радиационном воздействии.
Наиболее совершенным способом создания элементарных точечных дефектов структуры (пар Френкеля) по мнению авторов [79] является облучение гамма-квантами с энергией порядка 1 МэВ. При таком облучении энергии гамма-кванта достаточно для смещения практически только одного регулярного атома, причем возникающие точечные дефекты распределяются однородно во всем объеме образца. Механизм образования дефектов при