Моделирование электрических и оптических характеристик светоизлучающих диодов на основе многокомпонентных гетероструктур AlGaInN

• Автор: Рабинович, Олег Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Оглавление

Условные обозначения и сокращения

Введение

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1. Характерные черты многокомпонентных гетероструктур AlGalnN

1.2. Технологии получения многослойных гетероструктур и

тонких плёнок

1.2.1. Общая характеристика

1.2.2. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии

1.2.2.1. Механизмы эпитаксиального роста тонких плёнок

1.2.3. Метод эпитаксиального выращивания гетероструктур из металлоорганических соединений (МОС-гидридный метод)
1.2.3.1. Описание технологического реяшма МОС-гидридного метода
1.2.3.2. Последовательность технологических операций и
их характеристики
1.2.3.3. Схемы основных типов установок для МОС-гидридного метода
1.2.3.4. Технология эпитаксиального поперечного разрастания - Epitaxial
lateral overgrowth (ELOG/LEO)
1.3. Влияние деградационных явлений на рабочие характеристики
светоизлучающих диодов
1.3.1. Общая характеристика
1.3.2. Процессы деградации рабочих характеристик
светоизлучающих диодов
1.3.3. Обзор исследований в области деградации светоизлучающих диодов
1.3.4. Обзор работ по воздействию ультразвуковых колебаний на
материалы и приборы
Глава 2. Описание теоретических основ моделирования многокомпонентных гетероструктур AlGalnN и ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды на основе GaP и AlGalnN
2.1. Описание теоретических основ моделирования
многокомпонентных гетероструктур AlGalnN
2.1.1. Общая характеристика программного продукта SimWindows
2.1.2. Основные понятия и физические модели, использующиеся в программном продукте SimWindows
2.2. Метод ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды
2.2.1. Общая характеристика ультразвуковых колебаний
2.2.2. Различные виды ультразвуковых волн
2.2.3. Стоячие ультразвуковые волны
2.2.4. Резонансное возбуждение стоячих волн
2.2.5. Пьезоэлектрические излучатели
2.2.6. Упругие волны в пьезоэлектрических кристаллах
2.2.7. Упругие колебания пьезоэлектрического стержня
Глава 3. Описание методик проведения экспериментов и
компьютерного моделирования
3.1. Методика проведения моделирования многокомпонентных
гетероструктур АЮаІпМ для светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения
3.1.1. Определение оптимальной конструкции многокомпонентной гетероструктуры для светоизлучающих диодов в зависимости от количества и размеров квантово-размерных ям
с фиксированным содержанием атомов индия
в квантово-размерных ямах
3.1.2. Определение влияния содержания атомов индия в квантово-размерных ямах на электрические
и оптические характеристики светоизлучающих диодов
синего и зелёного цветов свечения с однородным распределением
атомов индия, но различным по величине в квантово-размерных ямах
3.1.3. Уточнение характеристик светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с неоднородным содержанием
атомов 1п в квантово-размерных ямах
3.2. Методика исследования механизмов деградации светоизлучающих диодов
3.2.1. Исследование зависимости внешнего квантового выхода
от плотности тока
3.2.2. Ультразвуковое воздействие на ОаР и АЮаГпИ светоизлучающие диоды
3.2.2.1. Описание и характеристики исследованных ваР и АЮаІпИ светоизлучающих диодов
3.2.2.2. Техника эксперимента по ультразвуковому воздействию на светоизлучающие диоды.

Метод составного пьезоэлектрического осциллятора
З.2.2.З. Установка для осуществления ультразвукового воздействия
на светоизлучающие диоды
Глава 4. Анализ результатов моделирования
многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов и исследования механизмов деградации светоизлучающих диодов
4.1. Описание и анализ результатов моделирования
многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов
синего и зелёного цветов свечения и светоизлучающих диодов
на основе твёрдых растворов ІпхСаі.х1Ч
4.1.1. Оптимизация конструкции многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов в зависимости от количества и размеров квантово-размерных ям с фиксированным содержанием
атомов индия в квантово-размерных ямах
4.1.2.Влияние содержания атомов индия в квантово-размерных ямах
на электрические и оптические характеристики светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с однородным распределением
атомов индия, но различным по величине в квантово-размерных ямах
4.1.3 Уточнение характеристик светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с неоднородным содержанием
атомов индия в квантово-размерных ямах
4.1.4. Исследование зависимости внешнего квантового выхода
светоизлучающих диодов от величины плотности тока
4.2. Исследование ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды
4.2.1. Исследование ультразвукового воздействия
на ОаР светоизлучающие диоды
4.2.2. Исследование ультразвукового воздействия
на АЮаІгІМ светоизлучающие диоды
4.2.3. Воздействие ультразвука при производстве светоизлучающих диодов
Выводы
Библиографический список
Приложения

вают значительное влияние на ёмкость СИД. Согласно оценкам, на интерфейсе присутствуют состояния с плотностью порядка 3-10п см'2. Пиннинг уровня Ферми на интерфейсе приводит к падению эффективности ЭЛ с ростом прямого напряжения. Наблюдавшаяся корреляция температурных зависимостей эффективности и ёмкости позволяет сделать вывод, что причиной снижения эффективности при охлаждении является температурное изменение изгиба зон и плотности заряженных состояний на интерфейсе. Процесс деградации оптической мощности, сопровождающийся ростом измеряемой ёмкости СИД, связывается с увеличением плотности состояний на интерфейсе и изменением их распределения в запрещённой зоне.
Существуют метастабильности в слоях А1хСа].хИ, что может быть связано с присутствием доноров, в частности Ог [139]. Увеличение энергии связи с увеличением содержания атомов А1 связано с локализованными ОХ состояниями, которые пересекают зону проводимости при X = 0,27. При изучении воздействия другой примеси - донора Б! данного эффекта не было обнаружено. Эти данные хорошо коррелируют с результатами измерений ваИ при давлении ~ 20 ГПа, [140], которые показывают, что присутствующая примесь - 02 создаёт глубокий уровень, в то время как остаётся мелким донором. По данным различных видов просвечивающей электронной микроскопии, в частности широкоугольной кольцевой растровой просвечивающей электронной микроскопии, с использованием метода затемнённого поля (НААПРБТЕМ), было выяснено, что У-образные дефекты (перевёрнутые гексагональные пирамиды) [141] (прил. А рис. 24 [142]) в слоях 1пОаМУОаИ с МКЯ являются зародышами для винтовых дислокаций, пронизывающих ГпОаТЯ КЯ. Появление У-образных дефектов является следствием сегрегации атомов 1п в напряжённом поле вокруг винтовых дислокаций (прил. А рис. 25 [143]). Анализ температурной зависимости люминесценции показал, что тушение части полосы является следствием влияния до-норно-акцепторных пар, но с другой стороны нестабильностью примеси в р-слое [144]. Данная часть полосы соответствует метастабильным комплексам типа 1У-Н, которые ведут себя как мелкие акцепторы. Это сказывается на увеличении обратного напряжения и прямом токе, паразитных сопротивлениях и существенно на уменьшении оптической мощности 1пОаИ СИД. В работе [145] говорится, что наибольшая плотность дислокаций (от 108 до 7-108 см'2), как и наибольшие напряжения, проявляются на гетерогранице АЮаИ/СаИ. Неоднородное распределение напряжений и дислокаций может объяснить различие спектров фо-