Ударное возбуждение ионов эрбия в кремниевых светодиодных структурах, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Ремизов, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 160 с. : ил.

1.1. Излучательные свойства ионов Ег3 в кремнии.

1.2. Механизмы возбуждения и без ызл у нательной

релаксации ионов Ег в кремнии.

1.3. Ударное возбуждение ионов Ег3 в кремниевых светодиодных структурах

1.4. Факторы, ограничивающие интенсивность ЭЛ ионов

Ег3 при ударном возбуждении.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ.

2.1. Измерения электрофизических параметров структу р

2.2. Измерения электролюминесценции

ГЛАВА 3. СВЯЗЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИНТЕНСИВНОСТИ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИОНОВ Ег3 С МЕХАНИЗМОМ РОБОЯ рпПЕРЕХОДА.
3.1. Управление механизмом пробоя рпперехода в диодных структурах типа р пБг.Ег с треугольным профилем электрического поля в области
пространственного заряда.
3.2. Исследование связи механизма пробоя рпперехода с эффективностью ударного возбуждения и интенсивностью электролюминесценции ионов Ег3 в диодных структурах
типа рпЬЕЕг .
3.3. Исследование кинетики электролюминесценции ионов Ег3 в структурах типа р7пЬ1Ег. Определение сечения ударного возбуждения и времени жизни иона Ег3 в возбужденном состоянии.
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В
ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА ДИОДНЫХ СТРУКТУР НА ИХ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА.
4.1. Исследование электролюминесцентных свойств диодных структур типа р1п с 1областью, легированной эрбием, и трапецеидальным профилем распределения электрического поля в области пространственного заряда.
4.2. Сравнение рп и рьп диодных структур с треугольным и трапецеидальным профилями распределения электрического поля в области пространственного заряда. Оптимальный профиль электрического поля.
ГЛАВА5 .ДИОДНЫЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ
ТУННЕЛЬНОПРОЛЕТНОГО ТИПА С ОПТИМАЛЬНЫМ ПРОФИЛЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ОПЗ СТРУКТУРЫ И ПРОЛЕТНОЙ ОБЛАСТЬЮ, ЛЕГИРОВАННОЙ ЭРБИЕМ.
5.1. Исследование электролюминесцснтных свойств туннельнопролетных структур типа рпп8Ег.
5.2. Сравнение диодных структур туннельнопролетного типа и структур типа рп8Ег. Измерение излучаемой мощности и внешней квантовой эффективности туннельнопролетных структур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Для достижения максимальных эффективности возбуждения и интенсивности ЭЛ ионов эрбия при ударном механизме возбуждения Ег3 в обратно смещенной диодной структуре необходимо, чтобы в токе накачки диодной структуры преобладала электронная компонента. Соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной светоизлучающей структуры определяется распределением электрического поля в ОПЗ структуры. Такой профиль электрического поля позволяет подавить дырочную компоненту в токе накачки светодиодной структуры и заметно расширить до 1,0 мкм и более, не переходя в режим лавинного пробоя рпперехода, для которого характерны шнурование тока накачки и вызываемое этим уменьшение интенсивности ЭЛ ионов эрбия. Равнозначный совместно с В. Б. Шмагиным, В. П. Кузнецовым в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур типа рТпБЕЕг, обработку и интерпретацию результатов А1, А2, А5, А8, АА, А. Равнозначный совместно с В. Б. Шмагиным в подготовку и проведение экспериментов по исследованию кинетики ЭЛ светодиодных структур типа рп8кЕг, обработку и интерпретацию . АЗ, А5, А6, АА, А. Основной в проведение исследований кремниевых светодиодных структур типа рьп с 1областью, легированной эрбием, и трапецеидальным профилем электрического поля в ОПЗ структуры А4, А7, А8, А, А, А, А. Равнозначный совместно с В. Б. Шмагиным, В. П. Кузнецовым в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур туннельнопролетного типа с. А9, А, А, А, АА. Апробация результатов работы. Ii i i, Орхус, Дания, г. Нанофотоника Н. Новгород г. Российской конференции по физике полупроводников СанктПетербург, г. Международном совещании Кремний Иркутск, г 5ой международной конференции по фотонике, приборам и системам 5 Ii i, vi I , Прага, Чехия, г. Нанофизика и паноэлектроника Н. Новгород г. Российской конференции по физике полупроводников Екатеринбург, 7ой Российской конференции по физике полупроводников Звенигород, г. Екатеринбург, г. Ii i i, Вена, Австрия, г Результаты работы были представлены на школах и сессиях молодых ученых, а также обсуждались на семинарах ИФМ РАН. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах А1 А. Список работ приводится в заключительном разделе диссертации. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка публикаций автора и списка цитируемой литературы, содержащего 3 наименований. Объем диссертации составляет 0 страниц, включая рисунок и 2 таблицы. Содержание работы. Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показана ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цели работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, а также приведены положения, выносимые на защиту. Глава 1 представляет собой обзор литературы. В этой главе обсуждается состояние проблемы, которой посвящена диссертация. В первом параграфе приведены данные об энергетической структуре уровней редкоземельного иона Ег3 в матрице кремния, описано влияние кристаллического ноля на структуру энергетических уровней и, соответственно, на структуру спектра излучения иона эрбия. Описаны наиболее интересные, с точки зрения практического использования, оптически активные центры ОАЦ, формируемые при внедрении эрбия в матрицу монокристаллического кремния. В заключении первого параграфа рассмотрены основные методы, используемые для получения светоизлучающих структур на основе i. Во втором параграфе выполнен обзор работ, посвященных механизмам возбуждения и девозбуждения ионов эрбия, внедренных в кремниевую матрицу. Описаны механизмы рекомбинационного и ударного возбуждения ионов Ег3, выделены их сильные и слабые стороны. Проанализированы основные процессы безызлучательной релаксации ионов Ег ожедевозбуждение свободными носителями и процесс обратной передачи энергии в кремниевую матрицу , рассмотрены факторы, определяющие интенсивность этих процессов. Показано, что при комнатной температуре более эффективен ударный механизм возбуждения ионов Ег в диодных структурах, излучающих при обратном смещении в режиме пробоя рпперехода, при котором удается в значительной степени подавить безызлучательную релаксацию возбужденных ионов эрбия.