Взаимосвязь механизмов токопротекания, технологических параметров и электрофизических характеристик светодиодов на основе гетероструктур AlGaN/InGaN/GaN и AlInGaP

• Автор: Кодак, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 207 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ ПО ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ, ХАРАКТЕРИСТИКАМ И ПАРАМЕТРАМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СВЕТОДИОДОВ.

1.1. Свойства, параметры и характеристики исходных полупроводниковых материалов

1.1.1. Основные параметры нитрида галлия

1.1.2. Основные параметры нитрида индия.

1.1.3. Основные параметры нитрида алюминия

1.1.4. Основные параметры трехкомпонентных растворов на основе соединений СаР и 1пР

1.2. Конструктивнотехнологические параметры высокоэффективных светодиодных структур.

1.3. Электрофизические характеристики и параметры высокоэффективных светодиодов

1.4 Механизмы рекомбинации и спектры электролюминесценции

светодиодов с квантовыми ямами .

1.5. Влияние термополевых воздействий на параметры и характеристики высокоэффективных светодиодов.
Выводы по обзору материалов публикаций
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКОЕ И АППАРАТУРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ СВЕТОДИОДОВ
2.1. Метод измерения распределения концентрации зарядовых центров в области изменения объемного заряда рп перехода и устройство для его реализации.
2.2. Методы измерения вольтамперных и люменамперных зависимостей и устройство для их реализации.
2.2.1. Измерение вольтамперных зависимостей
2.2.2. Измерение характеристик электролюминесценции.
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАРЯДОВЫХ ЦЕНТРОВ В ОБЛАСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА СВЕТОДИОДНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ АСаЧпСаГ и АпСаР С
КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ
3.1. Виды распределений концентрации зарядовых центров в светодиодных структурах ЛI и АПпСаР с квантовыми ямами.
3.2. Нестабильность распределения концентрации зарядовых центров.
3.3. Образование скрытых инверсных слоев в эпитаксиальных
структурах светодиодов
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМЫ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА В СВЕТОДИОДНЫХ СТРУКТУРАХ С КОМПЕНСИРОВАННЫМ СЛОЕМ
4.1. Вольтамперные зависимости гомопереходов и гетеропереходов
4.2. Модель механизма протекания тока в режиме его ограничения последовательным сопротивлением, образующимся в компенсированном слое.
4.3. Механизмы возникновения избыточных токов безизлучателыюй
рекомбинации
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. КВАНТОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СВЕТОДИОДОВ
С КВАНТОВЫМИ ЯМАМИ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР
моатпвауол и анпр
5.1. Анализ причин спада квантовой эффективности светодиодных
структур с компенсированным слоем.
5.2. Изменение характеристик светодиодов при длительном протекании прямого тока в режиме ограничения его последовательным
сопротивлением компенсированного слоя.
Выводы к главе 5.
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ РАБОТ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В диссертационной работе изложены результаты, полученные как лично автором, так и в соавторстве. Все экспериментальные результаты работы, расчеты и обработка результатов получены и выполнены автором самостоятельно. Автором развита модель зависимости тока от напряжения на компенсированном слое на участке ограничения тока последовательным сопротивлением компенсированного слоя, модернизирован измерительный комплекс. Научным руководителем оказана помощь в интерпретации экспериментов по дли
тельной наработке светодиодов, и разработке физических и математических моделей. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 3 статьи, одна из которых в журнале, рекомендованном ВАК, и 6 тезисов докладов, опубликованных в сборниках трудов международных конференций. Структура и объем диссертации диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка цитируемых литературных источников. Объем диссертации составляет 6 страниц, в том числе 0 рисунков и 5 таблиц, список литературных источников из 8 наименований. ГЛАВА 1. Нитрид галлия СаЫ прямозонный полупроводник и в модификации кристаллической решетки вюрцита имеет симметрию С4бУР6зтс. При этом плотность атомов на кубический сантиметр 8. К 6. Постоянная решетки а3 А, с5 А 1,2. Температура Дебая составляет 0К. В модификации кристаллической решетки цинковой обманки группа симметрии Т2Рт. Эффективная масса плотности состояний в валентной зоне 1. Постоянная решетки а 4. А. Эффективная масса плотности состояний в валентной зоне по данным 3,4 тр1. Эффективная масса электронов в зоне проводимости составляет те0. Относительная диэлектрическая низкочастотная константа е по различным источникам варьируется от 8. Высокочастотная диэлектрическая константа почти в 2 раза меньше и составляет величину 5. Ширина запрещенной зоны ва с изменением температуры изменяется относительно слабо 3. В при комнатной температуре и 3. Вид зонной структуры ваИ представлен на рис. Для модификации в виде вюрцита зонная диаграмма отличается видом валентных зон и значениями энергий минимумов, рис. Ег3. В Ех4. В Еь45 эВ ДЕ0. Рис. ВД,ех 1. Ыс 4. Ау8. Ыс 8. Т см3. ДЕс 2. ДЕу 0. При образовании гетероперехода 1пЫАЗаЫ соответственно ДЕС 0. В и ДЕу 1. Одними из исследованных примесных центров в ваН являются донорная примесь, , 2п акцепторные примеси. Кроме того, некоторые дефекты проявляют как донорные, так и акцепторные свойства. Их параметры приведены в таблице 1. Таблица 1. Б 0. Нитрид галлия обладает достаточной высокой подвижностью электронов благодаря их малой эффективной массе. Кроме того, в отличие от многих традиционных полупроводников у него очень высокое пробивное электрическое поле, табл. Таблица 1. Для модификации вюрцита параметры практически одинаковые. Большой интерес представляют работы по исследованию транспортных свойств нитрида галлия при высоких электрических полях. На рис. ОаИ. В электрическом поле электроны приобретают дополнительную к тепловой энергию и становятся горячими. Рис. Зависимость дрейфовой скорости носителей заряда в от напряженности электрического поля 1 для модификации вюрцита 2 для модификации цинковой обманки . На рис. При изменении температуры ОаН от до 0 К максимум дрейфовой скорости снижается на , а зависимость дрейфовой скорости от величины напряженности электрического поля слабо зависит от степени легирования в диапазоне 1 от до см3 . В то же время диффузионная длина дырок существенным образом зависит от концентрации электронов и температуры, рис. Температура Дебая 0К. Относительная низкочастотная диэлектрическая проницаемость при 0 К б . Эффективная масса электронов в центральной долине составляет 0. Шо при 0 К, а эффективная масса легких дырок 0. Постоянные кристаллической решетки значительно больше, чем у Са а 3. А и с 5. А для эпитаксиальных слоев. Это приводит к сильной упругой деформации на границе гетерослоев и, как следствие, к возникновению сильных пьезоэлектрических полей. Вид зонной структуры в основном схож с видом зонной структуры ОаЫ, рис.