Свет из гетеропереходов — страница 7

  • Просмотров 1260
  • Скачиваний 26
  • Размер файла 154
    Кб

зоны Eg = 3.5 эВ. Выращивание монокристаллов этого полупроводника непростая задача, так как температура плавления GaN ~2000°С, а равновесное давление паров азота должно быть 40 атм. GaN - прямозонный полупроводник; нелегированные кристаллы GaN имеют большую концентрацию доноров, обусловливающих проводимость n-типа и концентрацию электронов n = 1018-1019 см–3 [11]. Кристаллы аналогичных соединений - нитридов алюминия и индия AlN и InN - также

гексагональные с сильно различающимися постоянными решеток (a = 3.11, 3.54А и с = 4.98, 5.70А ); это - прямозонные полупроводники с Eg = 6.5 и 1.8 эВ соответственно. Бинарные соединения допускают образование тройных твердых растворов Ga1–xInxN, Ga1–xAlxN. В ряду Ga1–xInxN можно так подобрать параметр х, что энергия Eg будет отвечать фиолетовой, голубой или зеленой области спектра. Еще в 70-х годах группа Ж. Панкова из лаборатории компании IBM создала

фиолетовые и голубые диоды на основе эпитаксиальных пленок GaN. Квантовый выход был достаточен для практики (доли %), но срок их службы был ограничен. В р-области p-n перехода концентрация дырок была мала, и сопротивление диодов оказалось слишком большим, они довольно быстро перегревались и выходили из строя. В начале 80-х годов Г.В.Сапарин и М.В.Чукичев в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова обнаружили, что после

действия электронного пучка образец GaN, легированный Zn, локально становится ярким люминофором. Были предложены устройства оптической памяти с пространственным разрешением 1-10 мкм. Но причину яркого свечения - активацию акцепторов Zn под влиянием пучка электронов - тогда понять не удалось. Эту причину раскрыли И.Акасаки и Х.Амано из Нагойского университета [10]. Дело оказалось в том, что примесные атомы Zn при росте кристалла

реагировали с неизбежно присутствующими атомами водорода, образовывали нейтральный комплекс Zn-H+ и переставали работать акцепторами. Обработка электронным пучком разрушала связи Zn-H+ и возвращала атомам Zn акцепторную роль. Поняв это, японские ученые сделали принципиальный шаг в создании p-n переходов из GaN. Для аналогичного акцептора - Mg - было показано, что обработкой сканирующим электронным пучком можно р-слой GaN с примесью Mg

сделать ярко люминесцирующим, имеющим большую концентрацию дырок, которая необходима для эффективной инжекции дырок в p-n переход. Авторы заявили патент на эффективное легирование GaN р-типа. В 1989 г. Ш.Накамура (компания “Ничия Кемикал”) начал исследования пленок нитридов элементов III группы, выращенных методом газовой эпитаксии из металлорганических соединений. Он пошел дальше Акасаки – заменил обработку электронным пучком