Применение радиационных методов отбраковки потенциально ненадежных гетероструктур в технологии производства суперлюминесцентных диодов

• Автор: Перевозчиков, Михаил Васильевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Общая характеристика суперлюминесцентных диодов на основе АЮаАэ/ОаАз
1.1 Эволюция развития суперлюминесцентных диодов
1.2 Принцип работы суперлюминесцентных диодов
1.3 Спектральные характеристики суперлюминесцентных диодов
1.4 Технологические аспекты создания и основные типы конструкций
1.5 Физическая природа скрытых дефектов в светоизлучающих структурах
различных классов
1.6 Механизмы отказов и ресурс работы
1.7 Постановка задач исследований
ГЛАВА II. Технология изготовления и основные характеристики экспериментальных
образцов СЛД спектрального диапазона 810-860 нм
2.1 Особенности конструкции, зонная диаграмма и принцип работы
2.2 Технологический процесс создания СЛД
2.3 Области применения СЛД спектрального диапазона 810-860 нм
ГЛАВА III. Исследование деградации мощностных характеристик СЛД в диапазоне
температур 25...70 °С
3.1 Методика проведения термоэлектронной тренировки СЛД
3.2 Деградация мощности оптического излучения СЛД спектрального диапазона 810-860 нм при различных температурах
3.3 Математическое моделирование основных характеристик СЛД спектрального диапазона 810-860 нм
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
СТРУКТУРУ СЛД у-ОБЛУЧЕНИЯ

4.1 Воздействие гамма-квантов на излучающие диоды на основе гетероэпитаксиальных структур
4.2 Методика и оборудование радиационной обработки гамма-электронами
4.3 Метод проведения радиационно-термической тренировки (РТТ) с помощью тестового у-облучения
4.3.1 Установление уровня экспозиционной дозы у-облучения
4.3.2 Влияние тестового у-облучения на кинетику изменения мощности излучения при ТЭТ и ресурсных испытаниях
4.3.3 Проверка эффективности метода тестового у-облучения
ГЛАВА V. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ВОЗДЕЙСТВИЮ НА СЛД ОБЛУЧЕНИЯ БЫСТРЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ
5.1 Воздействие быстрых электронов на излучающие диоды на основе гетероэпитаксиальных структур
5.2 Методика и оборудование радиационной обработки высокоэнергетическими электронами
5.3 Оценка влияния облучения быстрыми электронами на эксплуатационные характеристики СЛД
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Суперлюминесцентные диоды (СЛД) в настоящее время находят все большее применение в различных областях науки и техники. Они используются в качестве источников излучения в таких областях как гироскопия, томография органических поверхностей, низко-когерентная интерферометрия, оптическая рефлектометрия. При этом основным требованием к источнику излучения является совмещение высокой яркости и широкого спектра излучения.
СЛД, как источник широкополосного источника излучения, являются серьёзным конкурентом полупроводниковым светодиодам благодаря возможности достижения высоких уровней мощности излучения. В дополнение к указанному, они, как и лазерные диоды (ЛД), позволяют эффективно вводить излучение в оптическое волокно. Полупроводниковые СЛД, совмещающие в себе ряд достоинств инжекционных лазеров и светодиодов, являются безрезонаторными лазерными диодами, работающими в непрерывном режиме как усилители бегущей волны. Основное отличие СЛД от лазерных диодов заключается в том, что структура СЛД обеспечивает надежное подавление обратной связи по излучению. Это обеспечивает максимальное снижение доли излучения, отражающейся в усиливающий канал на его торцах. Таким образом, СЛД - это источники, характеризующиеся широким оптическим спектром и высокой выходной мощностью, сравнимой с лазерными диодами.
При использовании СЛД в различных отраслях техники одним из важнейших их показателей является надежность в эксплуатации. Так, например, при использовании СЛД в составе датчиков в волоконно-оптических гироскопах, к ним предъявляется достаточно высокие требования по надежности. В первую очередь, это требование к ресурсу работы - не менее 12 лет. Предполагалось, что СЛД должны обладать примерно таким же ресурсом, как и стандартные одномодовые ЛД с аналогичным уровнем оптической мощности, составляющей 5-10 мВт. Несмотря на то, что механизмы деградации

Концентрация безызлучательных центров в р - п - переходе и п активной области может возрастать либо за счет их «фотохимического» рождения вследствие перезарядки примесных комплексов, либо вследствие дрейфа примесных ионов из квазинейтральной части р-области к р — «-переходу.
Основными причинами уменьшения концентрации активных центров в р-области в литературе называются: распад излучательных комплексов
(например, Ъл—О в СаАзР) либо переход примесного атома из узла в междоузлие (механизм деградации Голда — Вайсберга). Эти механизмы привлекались в первых работах по деградации туннельных и светоизлучающих диодов. Однако экспериментальные данные, полученные в последнее время, невозможно объяснить на основе модели деградации Голда — Вайсберга. Генерация электронов светом в СаАэп) не приводит к деградации люминесценции.
Методом термостимулированных токов в излучающих р — п-переходах на основе ОаАэ, ОаАМэ, ОаАзР обнаружен ряд примесных уровней, изменяющих концентрацию при деградации. В зависимости от структуры р — «-перехода наблюдается уменьшение интенсивности излучения светодиодов при длительном пропускании тока. Особенно значительные изменения концентрации примесных центров происходят в неоднородностях р — п -переходов. Увеличение напряженности электрического поля в р-области при неизменной плотности тока усиливает деградацию. При деградации светодиодов уменьшается время жизни электронов в р-области. Все эти факты можно объяснить дрейфом безызлучательпых центров в р — «-переходах.
Анализ экспериментальных данных показывает, что в ОаАь, ОаА1Ав, ваАзР деградация связана с несколькими примесными центрами со значениями коэффициентов диффузии от 10"м до 10'" см2/с.
Были исследованы спектры излучательной рекомбинации и поглощения в области края собственного поглощения и особенности распространения света в кристаллах арсенида галлия с дислокациями. Дислокации вводились в кристаллах с помощью пластического деформирования.