Исследование электрических и электролюминесцентных характеристик гетероструктур на основе нитрида галлия

• Автор: Логинова, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧАЮЩИХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЄаХ И ЕГО ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Характеристики исходных материалов, гетероструктуры

1.2 Спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов с квантовыми ямами

1.3. Электрические характеристики (ВАХ, ВФХ) СД

1.4. Изменения люминесцентных электрических свойств СД при длительной работе

1.5. Рекомбинация в гетероструктурах на основе ОаИ

1.6. Электрические поля в гетероструктурах на основе ваИ

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ РЕКОМБИНАЦИИ В НЕОДНОРОДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

2.1. Кинетические коэффициенты генерационно-рекомбинационных процессов

2.2. Обобщенная модель рекомбинации в неоднородных полупроводниковых структурах

2.3. Модель туннельной рекомбинации в квантоворазмерных структурах
2.4. Расчет вероятности туннелирования через барьер на границе с квантовой ямой
2.5. Анализ вольт-амерных характеристик туннельно-рекомбинационных токов
в структурах с квантовыми ямами
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ
АЮаХ /ІпСаІЧ/СаХ
3.1.Определение концентрационного профиля легирующей примеси по ВФХ
3.2. Измерение вольт-амперных характеристик

3.3. Основные параметры, характеризующие процесс токопереноса
3.4. Моделирование параметров ВАХ светодиодов с квантовой ямой при малых напряжениях прямого смещения
3.5. Оценка степени неоднородности материала. Определение дисперсии
3.6. Спектры электролюминесценции и фотоЭДС
3.7. Аппроксимация экспериментального спектра ЭЛ
3.8. Определение ширины запрещенной зоны поглощающего материала по
спектру фотоЭДС
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ 1пСа1Ч/81С
4.1. Исследование емкостных характеристик
4.2. Исследование температурных зависимостей ВАХ. Определение преобладающего механизма токопереноса
4.3. Определение высоты потенциального барьера
4.4. Определение вероятности туннелирования
4.5. Определение высоты и ширины барьера по процентному отклонению тока ® от ВАХ при низкой температуре
4.6. Определение типа проводимости в исследуемой структуре
4.7. Изучение времени жизни
4.8. Исследование подвижности
4.9. Исследование спектров электролюминесценции
4.10. Определение концентрации примеси в более легированной области структуры
4.11. Исследование времени релаксации и поперечной подвижности в структуре
ГпваИЛДС
Выводы к главе
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы
Излучающие гетероструктуры с квантовыми ямами (КЯ), изготовленные на основе полупроводников типа АШВУ, в последнее время являются предметом интенсивного исследования. Повышенный интерес к ним вызван возможностью создания высокоэффективных сверхъярких светодиодов (СД) и инжекционных лазеров, а также улучшением параметров лазеров и полевых транзисторов, по сравнению со структурами, использующими р-п переходы. Кроме того, в приборах с КЯ проявляются эффекты размерного квантования, возможность управления пиками электролюминесценции за счёт варьирования толщинами слоев. Это новое направление в оптике полупроводников, и изучение процессов, имеющих место в таких гетероструктурах, является интересной и актуальной задачей.
В последние годы получили широкое распространение СД на основе гетероструктур АЮаМЯпСаМ/ОаЫ, ІпОаІЧ/ЗіС которые активно используются в СВЧ - системах и приборах, работающих в экстремальных ситуациях. Налажен их промышленный выпуск, непрерывно расширяются области применения. Излучающие гетероструктуры из нитрида галлия и твердых растворов на его основе являются наиболее перспективными источниками спонтанного и когерентного излучений в коротковолновой и в ультрафиолетовой областях спектра. В структурах с модулированным легированием достигают высокой подвижности в диапазоне малых напряжений, что позволяет уменьшить паразитное сопротивление и понизить напряжение насыщения вольт-амперных характеристик транзистора.
Несмотря на то, что подобные структуры созданы и получили уже широкое распространение не только в технике, но и в быту, полностью физика всех процессов, происходящих в них, еще не исследована и представляет большой интерес, как с точки зрения науки, так и с позиций улучшения потребительских свойств.

3.3. Основные параметры, характеризующие процесс токопереноса
Проводились измерения прямых вольт-амперных характеристик при различных температурах. Эксперимент был автоматизирован. При его проведении использовались следующие промышленные приборы: блоки питания Б5-43 и Б5-47, три вольтметра универсальных В7-46, устройство связи Ф2109, термостат и персональный компьютер ІВМ РС АТ 486. Предварительно была проградуирована термопара, с помощью которой в дальнейшем контролировалась температура на образце. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 3.8.
Измерения температурных зависимостей прямых ВАХ проводились при напряжении смещения И от 1 до 3.5 В в диапазоне температур Т от 20 до 60 градусов Цельсия через интервалы в 10 °С. Результат представлен графически на рис.3.9. Далее была рассчитана зависимость дифференциального показателя наклона ВАХ р от величины прикладываемого напряжения смещения и (см, рис. 3.10 при Т=20 °С) по формуле [75]:
Из температурной зависимости ВАХ была рассчитана зависимость энергии активации тока Еа от напряжения (рис.3.11). На рисунке цифрой 1 обозначена зависимость от напряжения энергии активации при диффузионном механизме тока, найденная по формуле
цифрой 2 - зависимость от напряжения энергии активации насыщенной рекомбинации:
Для вычисления Еа при фиксированном напряжении строился график зависимости логарифма тока от обратной температуры 1п 1=^(1/Т) (см.
(3.4)
Е'(1/) = Ее-ди,
(3.5)
Еа(Х]) Л(Ее-Чи).
(3.6)