Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Казгикин О.Н. -> "Неорганические люминофоры" -> 73

Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.

Казгикин О.Н., Марковский Л. Я, Миронов И. А., Пскерман Ф. М., Петошина Л. Н. Неорганические люминофоры — Л., «Химия», 1975. — 192 c.
Скачать (прямая ссылка): neorg-lumen.djvu
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 99 >> Следующая

В отличие ог электролюминесцентных панелей с порошковыми электролюминофорами светодиоды — это точечные источники света специального назначения. Их используют в качестве дискретных и алфавитно-цифровых индикаторов и устройств для воспроизведения изображений, способных работать в полупроводниковых схемах. Особенность светодиодов — их надежность (срок Службы 104—106 ч), небольшая потребляемая мощность (10~3Вт) и малая инерционность (109—10~7 с) в сочетании с высокой яркостью свечения (102— Ю4 кд-м- 2) в зеленой п красной областях спектра.
Механизм возбуждения инжекционной электролюминесценции
Основой светодиода является полупроводниковый диод (р—га или другой инжектирующий переход). При пропускании тока через диод в электронную и дырочную области перехода инжектируются неосновные носители тока (дырки и электроны). Рекомбинация этих носителей с основными носителями тока (электроны в гс-области и дырки в р-области) сопровождается излучением.
Рассмотрим природу р—«-перехода. При легировании полупроводника донорными и акцепторными примесями образуются области с электронной и дырочной проводимостью. Например, при введении в кристалл фосфида галлия примеси серы, замещающей фосфор, образуются донорные уровни, поскольку у серы на один валентный электрон больше, чем у фосфора. Когда вводится примесь цинка, замещающего галлий, то образуется акцепторный уровень, так как у цинка на один валентный электрон меньше, чем у галлия. Вносимые этими примесями избыточные электроны или дырки (недостающие электроны) при комнатной температуре являются свободными, т. е. переходят с примесных уровней в зону проводимости (электроны) или валентную зону (дырки). Стремление носителей тока к равномерному распределению по кристаллу приводит к тому, что часть электронов переходит на ближайшие акцепторы; это обедняет электронами га-область и дырками р-область. На границе раздела возникает отрицательный заряд со стороны р-области и положительный — со стороны га-области (рис. VI.15). Эти заряды создают поле, препятствующее дальнейшему движению электронов из га- в р-область. Собственно р—га-переход находится в том месте обедненного слоя, где уровень Ферми пересекает середину запрещенной зоны.
Величина барьера АЕ, возникающего между га- и р-областями, определяется уровнем легирования обеих частей кристалла, и при сильном легировании АЕ приближается к величине Eg. Протяженность обедненного слоя называется «толщиной перехода» и также определяется концентрацией легирующих примесей; толщина обедненной части уменьшается с ростом уровня легирования.
143
Электрическое поле, которое создается в слое обеднения, может быть очень большим — от 104 до 106 В/см — при толщине Ю-4—Ю-6 см. При прямом смещении напряженность этого поля снижается, при обратном — увеличивается пропорционально квадратному корню из напряжения до наступления пробоя.
Когда прямое смещение достаточно велико, чтобы позволить электронам распределяться по зоне проводимости или дыркам по валентной зоне над переходом, возникает инжекционный механизм протекания тока, который возрастет экспоненциально с напряжением.
Рис. VI.15. Схема р—«-перехода: а — без внешнего напряжения (нулевое смещение); б — прямое смещение.
При пропускании через р—«-переход тока с плотностью ~10 А/см2 неосновные носители инжектируются со скоростью 1024 см-3-с-1 в узкой области вблизи перехода (1—2 мкм). При продолжительности жизни Ю-9 с, такая скорость генерации может обеспечить концентрацию носителей 1024 • 10~9 = = Ю1^ см-3, что значительно выше равновесной концентрации неосновных носителей тока при комнатной температуре. Избыточные носители тока реком-бинируют в пределах толщины перехода; при этом генерируется оптическое излучение, а концентрация носителей снижается до равновесного уровня.
Материалы для светодиодов
Типы полупроводниковых соединений. Для создания эффективных светодиодов необходимы хорошо Люминесцирующие полупроводниковые соединения, обладающие проводимостью как «-, так и р-типа.
Видимое излучение соответствует энергии квантов 1,8—2,7 эВ, поэтому ширина запрещенной зоны этих полупроводниковых соединений должна быть
больше 1,8 эВ. Этим требованиям отвечают соединения типа АШВУ и А"ВУ1. Первые—типичные полупроводники, но люминесциругот хуже, чем вторые. Соединения АПВУ1, наоборот, — прекрасные люминофоры, но обладают проводимостью только одного типа (либо электронной, либо дырочной), что не позволяет создать р—«-переход. Основные свойства материалов для светодиодов приведены в табл. V 1.1.
Указанные в табл. VII соединения обеспечивают создание светодиодов, излучающих во всем спектральном диапазоне видимого излучения. В табл. VI.2 и на рис. VI.10
Рис. VI.16. Спектры излучения светодиодов:
1 — СаР, №; 2 — БЮ; 3 — ОаА80,ввР0,„; 4 — ваР— 2п, О; 5 — гпЭе—А1, Мп.
144
Таблица VI.1
Материал Е?, эВ Состояние разработки Особенности
йаК 3,5 Стадия исследования Нет р-тпа. высокое напряжение возбуждения (20—100 В) "
ею 2,8—3,2 Полупромышленное производство Сложная технология из-за высокой температуры (>2000°)
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 99 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed