Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)

Радиоконструкторский факультет

Реферат

по дисциплине "Научно-исследовательская работа студента"

Деградационные явления в гетероструктурах на основе GaN

Студент гр. 239-2

Гоголев Р.О.

Преподаватель

Еханин С.Г.

План

• 1. История гетероструктур, что это и с чем "едят"
• 2. "Искусственные кристаллы"
• 3. Лирическое отступление во славу технологии
• 4. "Двумерные атомы"
• 5. "Вверх по лестнице, ведущей вниз"
• 6. Метод исследования деградации излучающих свойств материалов на основе InGaN с помощью прецизионных измерений светового потока
• Список использованной литературы

1. История гетероструктур, что это и с чем "едят"

Весьма символично, что Нобелевский комитет под занавес XX века счел необходимым присудить премию "за основополагающие работы в области информационных и коммуникационных технологий". Именно в этой области человеческой деятельности в последние десятилетия происходят революционные изменения. И очевидна заслуга исследователей, работающих в области физики полупроводников: компьютеры, Интернет, "новая экономика" - всего этого не существовало бы без полупроводниковой элементной базы.

Наверняка многие, хотя бы в связи с присуждением Нобелевской премии выдающемуся российскому ученому Жоресу Ивановичу Алферову, слышали слова "гетероструктуры", "наноструктуры", или совсем загадочное - "квантовые точки". Думаю, что пояснения типа "квантовые точки" - это "искусственные атомы", не слишком прояснили для них ситуацию. Попробуем разобраться, за что дают Нобелевские премии и как делают "искусственные атомы". Но сначала ответим на вопрос, что дали человечеству полупроводниковые гетероструктуры? Логично предоставить слово самому Нобелевскому лауреату. "Развитие физики и технологии полупроводниковых гетероструктур привело к значительным переменам в нашей повседневной жизни. ... Едва ли можно вообразить нашу жизнь без телекоммуникационных систем, основанных на лазерах с двойной гетероструктурой, без гетероструктурных светодиодов и биполярных транзисторов, без малошумящих транзисторов с высокой подвижностью электронов, применяющихся в высокочастотных устройствах, в том числе в системах спутникового телевидения. Лазер с двойной гетероструктурой присутствует теперь фактически в каждом доме в проигрывателе компакт-дисков. Солнечные элементы с гетероструктурами широко используются как для космических, так и для земных программ..." Уже 15 лет на станции "Мир" исправно работают солнечные элементы на основе полупроводниковых гетероструктур.

Следуя заявленной цели, автор считает необходимым начать "от печки" - с основ, с квантовой механики. В классической механике энергия частицы может принимать любое значение, говорят, что энергетический спектр классической частицы является непрерывным. Принципиальное отличие квантовой механики от классической состоит в том, что энергетический спектр частицы может быть как непрерывным, так и дискретным. При определенных обстоятельствах энергия частицы может принимать ограниченный набор значений. Поясним это на простейшем примере. На рис. 1a изображена одномерная прямоугольная потенциальная яма: если энергия частицы превышает U₀, то частица может свободно перемещаться вдоль оси x, если же ее энергия меньше U₀, то частица локализована в яме. В классической механике энергия частицы в этом случае может иметь любое значение от 0 до U₀, а в квантовой механике существует конечное число уровней энергии (минимум один в такой одномерной задаче). Число уровней энергии зависит от ширины потенциальной ямы s, высоты потенциального барьера U₀ и массы частицы. Если мы будем увеличивать ширину ямы ("раздвигать стенки"), число уровней энергии в яме будет расти (рис. 1b). При этом уровни будут располагаться все ближе и ближе друг к другу. В пределе, когда яма станет бесконечно широкой, энергетический спектр станет непрерывным. Именно из-за того, что в атомах электроны находятся в кулоновом поле ионов (т.е. для них имеет место потенциальная яма), атомные спектры представляют собой набор линий.

Рис.1. a - одномерная прямоугольная потенциальная яма, U(x) - потенциальная энергия; b - прямоугольная потенциальная яма отличается от случая a только большей шириной s.

Покончив с небольшой вводной частью, мы с чистой совестью можем вернуться к нашим баранам и дать определение гетероструктуры. Гетеропереходом называется контакт двух различных по химическому составу полупроводников (естественно, они различаются ширинами запрещенных зон, постоянными кристаллической решетки и другими параметрами). Гетероструктурой называется полупроводниковая структура с несколькими гетеропереходами (принятое обозначение гетероструктур на основе соединений A и B - A/B, соединения A и B называют гетеропарой). Схематически зонная диаграмма двойной гетероструктуры изображена на рис. 2.

Отметим, что носителям заряда (электронам и дыркам) энергетически выгодно находиться в среднем слое. Идея использования структур с гетеропереходами в полупроводниковой электронике была выдвинута уже на заре развития электроники, в начале пятидесятых годов. На ранней стадии изучения гетероструктур важный теоретический вклад в исследования внес Г. Кремер, разделивший с Ж.И. Алферовым Нобелевскую премию. В 1963 г. Ж.И. Алферов и Г. Кремер независимо сформулировали концепцию полупроводниковых лазеров на основе двойной гетероструктуры [2]. Вскоре после этого Ж.И. Алферов так описал основные преимущества полупроводниковых лазеров на двойной гетероструктуре [3]: "Области рекомбинации, светового излучения и инверсной населенности совпадают и полностью сосредоточены в среднем слое. Благодаря потенциальным барьерам на границе полупроводников с различной шириной запрещенной зоны... рекомбинация в эмиттерах равна нулю. Инверсия населенности для получения стимулированного излучения может быть достигнута чисто инжекционным способом (двойная инжекция), и для ее получения не требуется высокого уровня легирования средней области... Вследствие заметной разницы в диэлектрических постоянных, свет полностью сосредоточен в среднем слое, играющем роль высококачественного волновода...".

Рис.2. Зонная диаграмма (энергетическая схема) двойной гетероструктуры: внутри полупроводника с большей шириной запрещенной зоны содержится слой (толщиной несколько десятых долей микрона) полупроводника с меньшей шириной запрещенной зоны

E_c - край зоны проводимости, E_v - край валентной зоны.

Незаштрихованная часть рисунка между кривыми E_v и F_p - область, заполненная дырками, заштрихованная часть между кривыми E_c и F_n - область, заполненная электронами. F_p и F_n - положение уровня Ферми для дырок и электронов, соответственно.

Однако, хотя высказываемые идеи звучали красиво, их в то время мало кто воспринимал всерьез. Подавляющее большинство исследователей скептически относилось к возможности создания "идеального" гетероперехода с бездефектной границей, считая патент лазера на двойной гетероструктуре пустой бумажкой. Скептицизм этот был понятен. Во-первых, необходимо было найти подходящую гетеропару, т.е. два материала с очень близкими постоянными решетки и многими другими хорошо сочетающимися свойствами. Во-вторых, технологии выращивания полупроводниковых структур были далеки от совершенства.

Надо сказать, что практически идеальная гетеропара существовала - еще в 1915 г. было получено соединение AlAs, имеющее очень близкий к GaAs период решетки. Однако было известно, что AlAs является химически нестабильным и разлагается во влажной атмосфере, так что возможность изготовления пригодных для практического применения устройств на основе гетероструктур GaAs/AlAs казалась малоперспективной. Поэтому группа Ж.И. Алферова поначалу пыталась реализовать свою идею на основе гетеропары GaAs/GaAsP (GaAsP - трехкомпонентный твердый раствор GaAsxP1-x). Однако из-за некоторого несоответствия параметров решетки лазерную генерацию удавалось получить только при низких температурах. К концу 1966 г. стало ясно, что на основе этой гетеропары не удастся реализовать потенциальные преимущества двойной гетероструктуры. Необходимо было искать другие варианты. Как это часто бывает, помог случай: сотрудник группы Ж.И. Алферова, Д.Н. Третьяков, обнаружил, что с кристаллами твердого раствора AlGaAs, пролежавшими более двух лет в ящике стола, за это время ничего не случилось. Открытие было более чем вдохновляющим, так как гетеропара GaAs/AlGaAs позволяла создать решеточно-согласованную гетероструктуру, т.е. избежать возникновения в структуре напряжений. Это очень важно, потому что при превышении некоторой (зависящей от различия параметров решетки) толщины кристаллической решетке в напряженном среднем слое становится выгодным "отстроиться" от периода решетки окружающего материала. Такое "отстроение" происходит путем образования многочисленных дефектов кристаллической структуры (дислокаций несоответствия), что ведет к резкому ухудшению качества структуры. Надо отметить, что и до сих пор гетеропара GaAs/AlGaAs чаще всего используется в исследованиях свойств низкоразмерных полупроводниковых структур!

Исследование свойств гетероперехода GaAs/AlGaAs и усовершенствование технологии выращивания структур - жидкофазной эпитаксии - дало возможность уже в 1970 г. реализовать непрерывный режим лазерной генерации (рис. 3) при комнатной температуре [4]. Сообщение об этом вызвало взрыв интереса к физике и технологии полупроводниковых гетероструктур (в настоящий момент большинство исследователей, работающих в области физики полупроводников, занимаются именно полупроводниковыми гетероструктурами). Практически в то же время было найдено решение, сильно расширяющее возможности подбора решеточно-согласованных гетеропар - использование четверных твердых растворов (в начале исследовались различные составы InGaAsP). Действительно, каждое из соединений (в данном случае - InAs, GaAs, InP, GaP) имеет свою ширину запрещенной зоны и постоянную решетки. Если на графике, по одной из осей которого отложена постоянная решетки, а по другой - ширина запрещенной зоны, поставить четыре точки, соответствующие параметрам этих соединений, то они образуют четырехугольник. Меняя состав четырехкомпонентного раствора InxGa1-xAsyP1-y (x и y - доли различных компонент), можно получать любые значения постоянной решетки и ширины запрещенной зоны в пределах этого четырехугольника.

Рис. 3. Схематическое изображение первого в мире полупроводникового лазера (полоскового), работавшего в непрерывном режиме при комнатной температуре.

В том же 1970 г. случилось другое важное событие, появилась работа Л. Эсаки и Р. Цу [5], посвященная исследованию свойств сверхрешеток - нового вида полупроводниковых гетероструктур. Основным мотивом их деятельности было желание реализовать на базе подобных структур "блоховский осциллятор", или, если подойти к вопросу с практической стороны, создать сверхвысокочастотный генератор. Так было положено начало новому разделу физики полупроводников - физике низкоразмерных структур. гетероструктура полупроводниковый транзистор лазер

Но прежде чем рассказать о том, что же представляет собой сверхрешетка, разберемся с более простой структурой. На рис 2. изображена обычная двойная гетероструктура. Проведем небольшой мысленный эксперимент: будем уменьшать толщину среднего слоя. Неизбежно наступит момент, когда квазичастицы (электроны и дырки) "почувствуют" конечность толщины слоя (рис. 4). Ситуация с точностью до наоборот отвечает описанной выше для одномерной потенциальной ямы: для тонких слоев начинают проявляться эффекты размерного квантования, непрерывный спектр "сменяется" дискретным набором уровней энергии. Правда, есть важное отличие от рассмотренного выше случая - в направлении роста структуры мы действительно имеем потенциальную яму. Но электроны и дырки могут свободно перемещаться в плоскости слоя, поэтому спектр в реальности является не дискретным, а непрерывным, и существует не набор уровней, а набор энергетических "подзон". Каков характерный размер (в данном случае - толщина слоя), при котором начинают играть существенную роль квантовомеханические эффекты? Он должен быть сопоставим с длиной волны электрона (дырки), которая вблизи дна зоны проводимости (потолка валентной зоны) составляет десятки постоянных решетки, т.е толщина слоя должна быть в пределах одного-двух десятков нанометров. Подобные гетероструктуры с тонкими (несколько нанометров) слоями называются "квантовыми ямами".

Рис. 4. Уменьшение толщины слоя материала B приводит к появлению уровней размерного квантования

E_c и E_v - края зоны проводимости и валентной зоны, соответствено, E_e и E_h - уровни размерного квантования для электронов и дырок. Энергетический спектр определяет спектр излучения структуры и, таким образом, энергия испускаемого при рекомбинации электрона и дырки фотона (E₁ и E₂ на схемах слева и справа) определяется уже не только ширинами запрещенных зон материалов A и B, но и шириной слоя (потенциальной ямы), поэтому E₂ > E₁. Примечание. Уровней энергии для дырки в более мелкой потенциальной яме больше, чем для электрона в более глубокой, так как эффективная масса у дырки больше, чем у электрона.

Существует естественный предел уменьшения толщины квантовой ямы: нельзя вырастить сплошной слой тоньше, чем один атомный слой. И, конечно, структуры с такими ультратонкими (десятые доли нанометра) слоями были выращены. На секунду остановитесь и попытайтесь представить - один-два-три слоя атомов (!!) в окружении другого материала. Возможно ли, чтобы этот тончайший слой как-то проявил себя? И вообще, возможно ли избежать того, чтобы через некоторое время слой просто не "рассосался" (атомы одного сорта не перемешались с атомами другого сорта)? На эти вопросы есть совершенно определенные ответы.

1. Как это ни удивительно, иногда следы присутствия такого слоя можно увидеть... невооруженным глазом. Дело в том, что введение тончайшего слоя полупроводника B в матрицу полупроводника A радикально меняет спектр люминесценции структуры. В нем доминирует именно линия излучения квантовой ямы, намного превосходя по интенсивности все остальные линии - даже столь тонкая квантовая яма служит эффективной ловушкой для электронов и дырок. И, скажем, вместо зеленого света структура с ультратонкой квантовой ямой светит желтым или красным (в зависимости от толщины).

2. У автора в ящике стола лежат структуры с ультратонкими квантовыми ямами и квантовыми точками (о них речь впереди) CdTe в ZnTe, выращенными в новосибирском Институте физики полупроводников более десяти лет назад. За это время эти структуры десятки раз помещали в криостат, охлаждая до 5 K и снова отогревая. Они светят так же интенсивно и в том же диапазоне, как и десять лет назад.

2. "Искусственные кристаллы"

Вернемся теперь к сверхрешеткам. Сверхрешетка представляет собой последовательность чередующихся слоев более узкозонного (яма) и более широкозонного (барьер) полупроводников, по сути, набор связанных квантовых ям. Появление дополнительного периода (толщина слоя ямы + толщина слоя барьера), превышающего период кристаллической решетки (отсюда термин "сверхрешетка"), приводит к изменению энергетического спектра структуры. Хорошая аналогия тут - образование естественных кристаллов из отдельных атомов.

Из-за того, что волновые функции электронов перекрываются (электроны "чувствуют" друг друга), система уровней энергии атомов преобразуется в систему энергетических полос (зон), в пределах которых электроны могут свободно перемещаться по кристаллу. Так и в сверхрешетке уровни в отдельных квантовых ямах сливаются в энергетические "минизоны", только, в отличие от естественного кристалла, ширинами минизон можно управлять, меняя толщины барьеров.

С некоторой долей условности можно сказать, что сверхрешетка представляет собой "одномерный кристалл", созданный человеком. Именно термин "созданный человеком кристалл" и употребил в своей работе Л. Эсаки.

3. Лирическое отступление во славу технологии

Нельзя не сказать хотя бы нескольких слов о современных методиках получения полупроводниковых гетероструктур. Один основных методов выращивания гетероструктур - молекулярно-пучковая эпитаксия. Из специальных ячеек, в которых содержатся исходные компоненты, происходит медленное напыление вещества на шайбу из полупроводникового материала (подложку). Скорости роста (слой с толщиной один микрон выращивается несколько часов) и другие условия таковы, что происходит послойный рост атомных слоев (!), что позволяет добиться высокого кристаллического совершенства получаемых структур. Естественно, процедура напыления протекает в высоком вакууме (в современных установках в отсутствие потоков вещества из ячеек можно получить вакуум не хуже нескольких единиц на 10-11 торр). Высокотехнологичные установки дают возможность, контролируемым образом изменяя условия (температуру подложки, давление потоков из источников с различными компонентами (в частности, открывая и закрывая заслонки у разных ячеек) и т.д.) получать сложные гетероструктуры с заданными свойствами.

Пропев дифирамбы могучей дорогостоящей современной технике, обратим внимание на очень важную вещь. Мы говорили об изменении энергетического спектра структуры вследствие локализации электронов и дырок в квантовой яме. А будут ли эти квазичастицы, локализованные в столь тонком слое, вести себя так же, как в объемном (трехмерном) полупроводнике: фактически "для жизни" им остаются только два измерения? Разве это не должно соответствующим образом изменить свойств "электронной подсистемы" кристалла? Понижение размерности действительно имеет место быть! В случае квантовых ям поэтому говорят о "двумерном электронном газе". И, соответственно, квантовые ямы можно назвать квазидвумерными структурами. Нет никакой возможности отразить в данной статье всю совокупность явлений, связанных с подобным изменением "эффективной размерности пространства". За открытие и исследование квантового эффекта Холла (целочисленного и дробного, когда квазичастицы ведут себя так, будто имеют дробный заряд!) при изучении свойств двумерного электронного газа присуждено две Нобелевские премии.

4. "Двумерные атомы"

В простейшем атоме, атоме водорода, где один электрон взаимодействует с одним протоном, можно получить аналитическое решение задачи на определение энергетического спектра. В полупроводниках при низких температурах существуют водородоподобные "квазиатомы" - экситоны. Экситон представляет собой связанное состояние электрона и дырки, возникающее в результате кулоновского взаимодействия. Еще более точной будет аналогия со связанным состоянием электрона и позитрона, позитронием, поскольку экситон нестабилен, т.е. имеет конечное время жизни. Образующие экситон электрон и дырка могут рекомбинировать (аннигилировать), испустив фотон. Но электрон и дырка взаимодействуют не в вакууме, а в среде с диэлектрической проницаемостью порядка 10, и, кроме того, эффективная масса этих квазичастиц меньше массы свободного электрона (грубо говоря, чтобы корректно описать поведение электрона, "живущего" в кристаллической решетке, можно считать его частицей с массой, отличной от массы свободного электрона). Поэтому энергия связи экситона в полупроводниках примерно на три порядка меньше, чем энергия связи электрона и протона в атоме водорода. Так что экситоны в объемных полупроводниках не доживают до комнатной температуры (даже если в институте не топят), с ростом температуры за счет взаимодействия с колебаниями решетки происходит диссоциация экситона - распад на электрон и дырку.

Что же будет происходить с экситоном при "понижении размерности"? Решая уравнение Шредингера в чисто двумерном случае, мы получим ответ: энергия связи экситона должна увеличиться в четыре раза. Действительно, энергия связи экситона в квантовых ямах возрастает (экситоны в квантовых ямах могут существовать и при комнатной температуре), но не столь сильно. Необходимо учесть, что чисто двумерная ситуация - идеализация. В реальности высота потенциального барьера всегда конечна, как и ширина квантовой ямы (толщина слоя), поэтому экситон никогда не становится чисто двумерным. Энергия связи экситона имеет максимум при некоторой "промежуточной" ширине квантовой ямы. Дело в том, что по мере уменьшения толщины ямы из-за конечности высоты барьера уровень энергии выталкивается вверх и эскитон становится "все более трехмерным" (можно сказать, что "эффективная размерность системы" повышается).

5. "Вверх по лестнице, ведущей вниз"

После квазидвумерных структур должны по идее идти квазиодномерные и квазинульмерные. Они существуют. "Квантовые проволоки" (иногда их называют "квантовыми нитями") - квазиодномерные структуры. Носители заряда в квантовой проволоке локализованы в двух направлениях и могут свободно перемещаться в одном, вдоль проволоки. И, наконец, квазинульмерные структуры - "квантовые точки". На первых порах наряду с неустоявшимся еще термином "квантовые точки" бытовал термин "квантовые ящики", на мой взгляд, "более наглядный". По существу, это трехмерные потенциальные ямы, т.е. квазичастицы локализованы во всех трех направлениях. Естественно, характерные размеры такого объекта, называй ли его "точкой" (с точки зрения человека) или "ящиком" (с точки зрения электрона), - те же самые несколько нанометров. Полная - во всех направлениях - локализация приводит к тому, что энергетический спектр подобной структуры по-настоящему дискретен. Именно по этой причине квантовые точки иногда называют "искусственными атомами" - эти изготовленные человеком объекты нанометровых размеров имеют квазиатомый (дискретный) энергетический спектр.

С развитием технологии оказалось, что напряжения в структуре могут играть и положительную роль. При росте ультратонких напряженных слоев иногда оказывается термодинамически выгодным не двумерный (послойный) рост, а трехмерный рост - распад сплошного слоя на массив отдельных островков-включений (рис. 5). Так происходит, например, в наиболее хорошо исследованной системе InAs/GaAs, где постоянные решетки соединений InAs и GaAs различаются на 7 %. В этой системе самопроизвольно формируются квантовые точки в форме... пирамидок с квадратным основанием (сторона квадрата порядка 12 нм) и высотой до 6 нм. Но возможны варианты - в системе CdSe/ZnSe (те же 7 % разницы постоянных решетки) квантовые точки образуются в форме плоских "блинчиков".

Рис. 5. Изображение квантовых точек InAs в матрице GaAs (вид сверху), полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Важно отметить, что формирование квантовых точек происходит без образования дислокаций несоответствия (говорят о системе когерентно напряженных трехмерных островков).

С точки зрения практического применения история развития полупроводниковых лазеров - это в значительной степени история борьбы за снижение их порогового тока, при котором начинается лазерная генерация. Действительно, большие токи - это большие рассеиваемые мощности, соответственно, перегрев и ускоренная деградация полупроводниковой структуры. Малые пороговые токи - это долгоживущие миниатюрные лазерные устройства. На рис. 6 показана временная эволюция пороговой плотности тока полупроводниковых лазеров. Видно, сколь велика "заслуга" полупроводниковых гетероструктур (в особенности низкоразмерных структур) - пороговую плотность тока удалось снизить более чем на три порядка! На графике не отражены последние достижения, связанные с появлением лазеров на квантовых точках (см. подпись).

Рис. 6. Эволюция порогового тока полупроводниковых лазеров.

Стрелками показаны важные этапы, слева направо: влияние двойных гетероструктур, влияние квантовых ям, влияние гетероструктур, содержащих квантовую яму "в окружении" короткопериодных сверхрешеток (рекордный для своего времени результат 40 А/см ² был получен в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе). Данный график отражает ситуацию на момент середины 1990-х годов, в настоящее время лазеры на квантовых точках имеют пороговые плотности тока порядка 15 А/см².

Подытожим. Если классические гетероструктуры открыли новые технологические горизонты, то использование низкоразмерных полупроводниковых гетероструктур дает исследователям, технологам и инженерам практически неограниченную свободу рук. Можно сказать, что Нобелевский лауреат подарил человечеству своего рода "конструктор". Поскольку в наноструктурах существенную роль играют квантовомеханические эффекты, можно даже сказать"квантовый конструктор". Путем подбора параметров гетероструктуры (материалы, толщины (см. рис. 4) и последовательность расположения слоев etc.) исследователи теперь в состоянии получать структуры с требуемыми свойствами. Например, просто меняя номинальную толщину слоя CdTe в матрице ZnTe с 0.3 до 1.2 нм, мы изменяем длину волны излучения (при температуре 5 K) с 530 до 620 нм, т.е "переезжаем" из зелено-желтой области видимого спектра в красную.

6. Метод исследования деградации излучающих свойств материалов на основе InGaN с помощью прецизионных измерений светового потока

Характеристики излучения, являющегося результатом процессов излучательной рекомбинации носителей заряда в активной области широкозонных гетероструктур, являются не только показателем работы структуры, но и обладают информацией о некоторых физических механизмах, приводящих к изменению излучающих свойств со временем наработки. Излучение в видимой области характеризуется световым потоком. Именно световой поток является наиболее корректной величиной с точки зрения физики работы излучающей структуры, и, тем самым, позволяет сделать изучение причин деградации более частным и способным дифференцировать эти причины.

Исследование изменений в диаграммах пространственного распределения плотности светового потока излучающих кристаллов на основе указанных гетероструктур, измеренных в различное время, при различных условиях или режимах наработки, позволяет делать выводы об изменениях в работе самой структуры, причины которых могут быть объяснены на уровне физики работы структуры. По результатам измерений диаграмм углового распределения силы света излучающих кристаллов был рассчитан световой поток и его значения в различных областях диаграммы. Эти значения, собранные вместе по принципу зависимости от времени, в характеристики, позволили получить картину перераспределения светового потока по объёму диаграммы излучения в процессе наработки, а также предположить, что подобное перераспределение центров излучательной рекомбинации существует и внутри излучающего кристалла, в его активной области.

Предложенный метод выявил большие перспективы его использования при изучении потенциальной степени деградации параметров светодиодов на производстве относительно измерения силы света в одной точке (например, осевой). Деградация силы света не только отличается от деградации светового потока величиной, но и может иметь другой закон изменения, наклон или градиент. Степень такого отличия от поведения характеристики светового потока тем больше, чем больше градиент изменения суммарного светового потока (рисунок 1).

Рис.1. Деградационные характеристики светового потока Ф(Т) и осевой силы света Iv(T)

Рис.2. Перераспределение светового потока со временем наработки (0, 500, 1000, 4500 ч.)

Очевидно, что изменение осевой силы света не учитывает изменения значений силы света по всей диаграмме пространственного распределения. Поэтому разница градиентов изменения может быть следствием только одного явления: перераспределения светового потока по объёму диаграммы направленности излучения (возможно даже, без изменения значения суммарного потока), которое вызвано изменением параметров излучения различных сегментов активной области гетероструктуры (рис. 2). Практика исследования деградационных явлений в гетероструктурах на основе InGaN показала, что наибольшей деградации светового потока будет соответствовать наибольшая степень его перераспределения по объёму диаграммы пространственного распределения в процессе наработки.

Список использованной литературы

1. Ж.И. Алферов, Р.Ф. Казаринов. Авторское свидетельство N 181737, заявка N 950840 с приоритетом от 30 марта 1963 г.; H. Kroemer. Proc. IEEE, v.51, 1782 (1963).

2. Ж.И. Алферов. ФТП, т.1, 436 (1967).

3. Никифоров С.Г. Теперь электроны можно увидеть.

4. Никифоров С.Г Разработка методик контроля на светодиодах на основе AlGaIn

Размещено на Allbest.ru