Контроль радиационной стойкости мощных светодиодов на основе широкозонных полупроводников

• Автор: Рыжиков, Валентин Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

иглавлеш
ж ЛАиА 1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ НА ОСИОВЕ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ II ТВЕРДА, РАСТВОРОВ А3В5 (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Выводы

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ

2.1. ЭЛ из оптически активного слоя р-п- или гетероперехода в режиме малого уровня инжекции
2.2. ЭЛ из оптически активного компенсированного слоя в режиме высокого уровня инжекции
2.2.1. Излучательная и безызлучательная рекомбинация носителей при дрейфовом механизме переноса электрического тока в несобственном полупроводнике
2.2.2. Излучательная и безызлучательная рекомбинация при дрейфовом переносе носителей в изоляторе и собственном полупроводнике
2.2.3. Излучательная и безызлучательная рекомбинация носителей в компенсированном слое при преобладании диффузионного переноса
2.2.4. ЭЛ из оптически активных р+- и п+- низкоомных областей р+-п -п+-структуры.38 Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ АЛИНГАПОВ II ПИТРИДОВ ГАЛЛИЯ
3.1. Установки для облучения нейтронами и гамма квантами. Приборы и методы контроля радиационной стойкости
3.2. Радиационная деградация и радиационная стойкость светодиодов на основе алингапов (А1хОа1.х)о,51по,5Р
3.3. Радиационная деградация и радиационная стойкость светодиодов на основе нитридов галлия А1уСа1.уКЛпхОа1.хК/СаХ Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ
4.1. Методы создан и оптимизация параметров светоизлучающих структур из карбида кремния
4.2. Исследование оптически активной области вольт-частотно-фарадными методами
4.3. Экспериментальные зависимости ВАХ и силы света от флюенса нейтронного облучения
4.4. Использование токов монополярной и двойной инжекции в качестве метода
контроля и оценки радиационной стойкости
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ СВЕТА II ПРОСТРАНСТВЕННОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕТОДИОДОВ (СД)
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦВЕТНОСТИ СВЕТОДИОДОВ (СД)
(«СПЕКТРОКОЛ ОРИМЕТР»)
Разработанные в 70-80-х гг. светодиоды, цифро-знаковые индикаторы, табло, экраны и элементы шкалы на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В:> нашли широкое применение в устройствах и приборах индикации, сигнализации, контроля и отображения информации малой мощности как гражданского, так и спецприменения. Помимо «грязного» цвета свечения, не соответствующего стандартам, эти светодиоды имели низкую эффективность и силу излучения - единицы или десятки милликанделл, тогда как в обычных светотехнических устройствах этот параметр должен составлять тысячи и десятки тысяч канделл.
Ситуация радикальным образом изменилась в 90-х гг., когда за рубежом, в основном в Японии и США, были созданы мощные полупроводниковые источники излучения, способные заменить лампы накаливания и люминесцентные источники в светотехнических приборах большого радиуса действия, таких как шоссейные и железнодорожные светофоры, бакены и маяки, бортовые сигнальные и осветительные огни, дополнительные сигналы торможения, дорожные знаки информационные табло, лампочки для шахтеров и т.д.
Если в светодиодах первого поколения лишь гетероструктуры на основе А1хСа1.хА5/СаАз, излучающие в красной области спектра (110-180 нм) обладали высоким внешним квантовым выходом (5-8%) при светоотдаче до 5 лм/вагг, то у светодиодов на основе твердых растворов алюминия-индия-галлия-фосфора, излучающих в красной и желтой области спектра квантовая эффективность составила 12-18%. У лабораторных образцов она достигала 40-60%, а светоотдача достигала 150 лм/ватт.
В 1996 г. были разработаны эффективные светодиоды (СД) для зеленой (530 нм) и голубой (460 нм) области спектра на основе гетероструктур А1хСа1_хК/1пхСа]_хН/СаП с квантовой эффективностью 7-9%. Совместное использование «синих» светодиодов и желтого люминофора позволило создать источник белого света по светоотдаче превосходящий лампы накалива-

нательного времени жизни вследствие генерации центров оезызлучательнои рекомбинации, причем согласно (2.20) и (2.25) зависимость тока от флюенса имеет следующий вид:
'Шп)-1 = т0К.Ф с п = 1-2 при разной ширине компенсированного слоя.
Степенной участок ВАХ, представленный на рис. 3.5, соответствовал
эмпирической зависимости: I = В(и-ик)'1 с п = 1,8-2,1. Качественно этот участок отвечает дрейфовой модели Рашба-Толпыго и диффузионной модели Клаймена. Слабая зависимость тока (коэффициента В) от облучения позволяет отдать предпочтение дрейфовой модели.
Рис. 3.5.
Степенной участок ВАХ светодиода с красным цветом свечения до и после облучения. Ф, н/см2: 1-0; 2-4,8-1013
Экспериментальные зависимости силы света от тока и флюенсов нейтронного облучения представлены на графиках рис. 3.6.
При малых флюенсах зависимость силы света от тока линейна. Начиная сФ = 1013 н/см2 сила света 1у ~ 13/2. При малых токах она заметно менялась с облучением, что соответствует расчетным соотношениям (2.12), (2.23) и (2.24). При токах свыше 10'2 А, соответствующих степенному участку ВАХ, сила света является линейной функцией тока и флюенса. Используя