СПЕКТРАЛЬНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ S – ДІОДІВ, ВИРОЩЕНИХ НА ОСНОВІ ФОСФІДУ ГАЛІЮ
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Досліджувались фосфідо-галієві гомоперехідні світлодіоди (СД), вирощені епітаксійним методом на монокристалічній підкладинці GaP, одержаній із кристала, вирощеного методом Чохральського; n- область легувалась Te та N; p – область – Zn. У спектрі електролюмінесценції при 77 ̊К виявлено лінії екситона, зв’язаного на ізоелектронній домішці N та на парах сусідніх атомів NN1 із фононними повтореннями; досліджена їхня температурна стабільність та залежність від величини струму інжекції. Визначена температурна стабільність та енергія активності обох смуг. Проведені оцінки коефіцієнта пошкодження часу життя неосновних носіїв струму. Проаналізовано можливі варіанти механізмів формування області від’ємного диференціального опору (ВДО) на вольт-амперних характеристиках (ВАХ) досліджуваних зразків. Висловлюється припущення, що найімовірнішими причинами виникнення ВДО у СД GaP можна вважати міждолинне перенесення носіїв та супутній йому інжекційно-рекомбінаційний механізм посилення струму.
Мета виконаної нами роботи полягає в уточнені природи спектральних закономірностей, властивих гомоперехідним СД GaP, визначенні констант радіаційної стійкості, а також в установленні можливого механізму виникнення ділянки від’ємної диференційної провідності на ВАХ СД GaP.
Встановлено, що спектр свічення досліджуваних СД GaP(N) при 77 ̊К складається із двох смуг λmax1=546 нм та λmax2=575 нм; енергія активації кожної відповідно становить Еа1=37 меВ та Еа2=26 меВ. Природа випромінювання обох відповідає рекомбінації зв’заного екситона на ізоелектронній домішці N. Зростання струму інжекції супроводжується збільшенням інтенсивності свічення, причому інтенсивність смуги зумовленої рекомбінацією екситона на ізольованому атомі N, зростає у межах всього інтервалу температур вимірювання 77÷300 ̊К; інтенсивність смуги, пов’язаної з рекомбінацією екситона на парах NN1 зростає лише до температури 190 ̊К, після чого починає зменшуватись.
Виявлено, що у СД GaP в області низьких температур 90÷77 ̊К на ВАХ виникає ділянка ВДО. Її виникнення може бути зумовлене спільним впливом двох механізмів – міждолинного розсіяння носіїв струму та різким зростанням електропровідності бази діода внаслідок дії світлового потоку, що створює умови для формування оберненого позитивного зв’язку за струмом.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
Wilson, DJ, Schneider, K., Hönl, S. et al. Integrated gallium phosphide nonlinear photonics. Nat. Photonics 14, 57–62 (2020). https://doi.org/10.1038/s41566-019-0537-9
Daria Khmelevskaia, Daria Markina, Vladimir Fedorov et al. Directly grown crystalline gallium phosphide on sapphire for nonlinear all-dielectric nanophotonics Appl. Phys. Lett. 118, 201101 (2021) DOI:10.1063/5.0048969
Babichev, AV, Lazarenko, AA, Nikitina, EV et al. Ultra-wide electroluminescence spectrum of LED heterostructures based on GaPAsN semiconductor alloys. Semiconductors 48, 501–504 (2014). https://doi.org/10.1134/S106378261404006X
Daniil Riabov, Ruslan Gladkov, Olesia Pashina, Andrey Bogdanov, Sergey Makarov Subwavelength Raman Laser Driven by Quasi Bound State in the Continuum 20 Jul 2023 arXiv:2307.10850 [physics.optics] (or arXiv:2307.10850v1 [physics.optics] for this version ) https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.10850
V. Neplokh, V. Fedorov, A. Mozharov, F. Kochetkov, K. Shugurov, E. Moiseev, I. Mukhin, Red GaPAs/GaP Nanowire-Based Flexible Light-Emitting Diodes, Nanomaterials 11(10), 2549 (2021 ); https://doi.org/10.3390/nano11102549
Parsian Katal Mohseni, AD Rodrigues, JC Galzerani, Yu. A. Pusep Structural and optical analysis of GaAsP/GaP core-shell nanowires Journal of Applied Physics 106(12):124306 - 124306-7 DOI:10.1063/1.3269724
Omer Arif et al. GaAs/GaP superlattice nanowires: growth, vibrational and optical properties Nanoscale, 2023,15, 1145-1153 https://doi.org/10.1039/D2NR02350D
A. Dobrovolsky et al. Optical studies and defect properties of GaP/GaNP core/shell nanowires. Nanoscale Research Letters 8 (2013) 239. http://dx.doi.org/10.1186/1556-276X-8-239
Cher Ming Tan, Chao-Sung Lai Systematic Root Cause Analysis for GaP Green Light LED Degradation IEEE Transactions on Device and Materials Reliability 13(1):156-160 DOI:10.1109/TDMR.2012.2225106
Kathryn Conway Dimiduk; Christian Quarles Ness; James Kevin Foley Electron Irradiation of GaAsP LEDs IEEE Transactions on Nuclear Science (Volume: 32, Issue: 6, December 1985) pp. 4010 – 4015 DOI: 10.1109/TNS.1985.4334060
Korshunov F.P., Gatalskyi G.V., Ivanov H.M. Radiation effects in semiconductor devices. Minsk: Science and Technology, 1978. 231 p.
O. V. Konoreva, E. V. Maly, I. V. Petrenko, M. B. Pinkovska, V. P. Tartachnyk, V. V. Shlapatska Electrical and optical characteristics of GaP diodes, irradiated with 2 MeV electrons Nuclear Physics and Atomic Energy 15(4):349-352
Konorova O.V., Radkevich O.I., Slisenko V.I., Tartachnyk V.P. The influence of structure defects on the physical properties of certain semiconductor compounds AIIIBV. 2021, "Scientific opinion", p. 198
O.P. Budnyk, R.M. Vernydub, O.I. Kyrylenko, P.G. Lytovchenko, O.I. Radkevich, D.P. Stratilat, V.P. Tartachnyk Degradation-restorative features of irradiated LEDs Nuclear physics and energy, 2022, V23, N2, p 116-121
M. Vernydub, OI Kyrylenko, OVKonoreva, OI Radkevych, VPTartachnyk, DPStratilat. RM Vernydub et al. Degradation-Reduction Features of Electrophysical Characteristics of Irradiated Gallium Phosphide Light-Emitting Diodes. Acta Physica Polonica A 140 (2021) 141. http://doi.org/10.12693/APhysPolA.140.141
Martin Diaz, DESIGN, FABRICATION, CHARACTERIZATION, AND ANALYSIS OF WIDE BAND GAP GALLIUM PHOSPHIDE SOLAR CELLS AND GALLIUM PHOSPHIDE ON SILICON University of Delaware 2011, pp. 1-51
AS Gudovskikh, KS Zelentsov, Artem Baranov et al. Study of GaP/Si Heterojunction Solar Cells Energy Procedia 102:56-63 DOI:10.1016/j.egypro.2016.11.318
BH Rose, C. Barnes Proton damage effects on light emitting diodes J. Appl. Phys. 53, 1772–1780 (1982) https://doi.org/10.1063/1.331649
Berg A. Dyn P. Svetodiody M., Mir, 1979, p. 686
G.Gaydar, OVKonoreva, Ye.Maliy, Ya.M.Olikh, OIRadkevych, VPTartachnyk, About bond model of S-type negative differential resistance in GaP LEDs// Superlattices and Microstructures. V.104-P.316-320, 2017