Свет из гетеропереходов — страница 8

  • Просмотров 1261
  • Скачиваний 26
  • Размер файла 154
    Кб

нагревом в атмосфере N2. Водород взаимодействовал с азотом, образуя NH3, и не препятствовал атомам Mg работать акцепторами. Подобранными режимами легирования и термообработки были получены эффективно инжектирующие слои р-типа с большой концентрацией дырок в GaN-гетероструктурах [8, 9]. В технологии были учтены особенности легирования примесями Mg и Zn. Были выращены при сравнительно низких температурах структуры GaN/Ga1–yAlyN, GaN/Ga1–xInxN,

Ga1–xInxN/Ga1–yAlyN с толщиной активных слоев до 10-2 нм и шероховатостью гетерограниц порядка одного атомного слоя [8, 9]. Сначала были созданы светодиоды из двойных етероструктур Ga1–xInxN/Ga1–yAlyN с активным слоем Ga1–xInxN:Zn. Максимумы голубого и зеленого света с яркостями 1 и 2 кд приходились на 460 и 520 нм, а внешний квантовый выход составил 3 и 2%. Спектры электролюминесценции светодиодов на основе гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN (сплошные линии) и AlInGaP/GaP

(штриховые). Видно, что они перекрывают всю область видимого спектра. Светят квантовые ямы На следующем этапе разработок перешли к многослойным гетероструктурам GaN/ /Ga1–xInxN с нелегированным активным слоем Ga1–xInxN толщиной до 2-3 нм. Физические принципы, ранее использованные при создании приборов на основе GaAs/Ga1–xAlxAs и GaAs/InxAlyGa1–x-yP, послужили применительно к новым структурам [8-10]. В сверхтонких слоях сказываются эффекты размерного

квантования - зависимости энергетического спектра электронов и дырок от толщины слоя, когда последняя сравнима с длиной волны де Бройля. Таким образом, открылась возможность регулировать цвет свечения, изменяя не состав полупроводника, а толщину потенциальной ямы, называемой в этих условиях квантовой. Было очень важно также разработать технологию выращивания новых структур, обеспечивая на границах минимальное число

дефектов. Помогло то, что в сверхтонких слоях несоответствие параметров решетки в определенных случаях вызывает на гетерограницах лишь упругую деформацию растяжения или сжатия. А чисто упругая деформация не сопровождается образованием дислокаций и дефектов - центров безызлучательной рекомбинации. Структура светодиода с множественными квантовыми ямами представляет собой довольно сложный “пирог”. На сапфировой подложке,

после буферного слоя AlN (толщиной 30 нм), выращен относительно толстый (4 мкм) слой n-GaN:Si. Затем идет активный нелегированный слой, состоящий из пяти чередующихся квантовых ям InxGa1–xN (3-4 нм) и барьеров GaN (4-5 нм). Эффективная ширина запрещенной зоны квантовых ям InxGa1–xN соответствует излучению от голубой до желтой области (450-580 нм), если состав активного слоя меняется в пределах x = 0.2-0.4; она зависит и от толщины d. Расположенный выше