Свет из гетеропереходов — страница 4

  • Просмотров 1263
  • Скачиваний 26
  • Размер файла 154
    Кб

запрещенной зоны Eg в активной области диода должна быть близка к нужной энергии квантов излучения. Одновременно должен соблюдаться закон сохранения импульса. Точнее - квазиимпульса, так как электрон (и дырка) в кристалле уже не свободная частица - он движется в поле периодически упорядоченных ионных остовов, представляя собой фактически возбужденное состояние твердого тела. Движение этих возбуждений (электронных и дырочных)

очень напоминает свободное распространение заряженных частиц, поэтому их называют квазичастицами. И энергии e отдельных квазичастиц связаны с их квазиимпульсами p так же, как у свободных:  = p2/2m, только вместо массы электрона m0  ~ 10–30 кг фигурируют эффективные массы mn, mp электронов и дырок в данном полупроводнике, которые по величине могут значительно отличаться от массы электрона. Энергетическая диаграмма p-n

гетероструктуры типа InGaN/AlGaN/GaN при прямом смещении U. Черными стрелками показана инжекция электронов и дырок в активную область p-n гетероструктуры. Попадая в узкие и достаточно глубокие ямы, электроны и дырки оказываются запертыми в них. Если активный слой (с узкой запрещенной зоной Eg1) содержит малое количество дефектов, электронно-дырочные пары рекомбинируют с излучением кванта Eg1 (цветная стрелка). Импульс pф, уносимый

излученным фотоном, пренебрежимо мал по сравнению с квазиимпульсами рекомбинирующих квазичастиц. В самом деле, для фотона pф = Eg/c, для электрона при рекомбинации p = ?2mnEg; их отношение  <<1. Поэтому при излучательной рекомбинации квазиимпульс электронов не меняется, а это возможно только у прямозонных полупроводников, у которых максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости располагаются в пространстве квазиимпульсов

в центре зоны Бриллюэна (области однозначного задания квазиимпульса в кристалле). Кроме того, кристалл полупроводника должен быть по возможности бездефектным, как и границы между разными слоями, поскольку дефекты на них (дислокации, например) тоже порождают безызлучательную рекомбинацию. Поэтому особого внимания требует подбор пар материалов с точки зрения согласования параметров их элементарных ячеек - на границе

несогласованных решеток возникнет много дислокаций. Работы группы Алфёрова показали, что в гетероструктурах соединений типа AIIIBV могут быть созданы практически идеальные границы [4, 7]. Насколько успешно удалось решить все эти задачи, можно судить по значениям ряда параметров. О вероятности излучательной рекомбинации в узкозонном слое говорит внутренний квантовый выход излучения i (число излучаемых фотонов на одну