Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для арсенида галлия (Ег = 1,42 эВ, связь — ковалентная) явление самокомпенсации практически отсутствует; для сульфида цинка (Её = 3,7 эВ и связь преимущественно ионная) самокомпенсация очень сильно выражена.
Кроме явления самокомпенсации необходимо учитывать и другие факторы, мешающие проявлению электрической активности вводимых примесей. Например, растворимость ряда электрически активных примесей может быть очень низкой. Некоторые акцепторные примеси могут, видимо, перераспределяться между донорными п акцепторными состояниями, как это наблюдалось для серебра в сульфиде кадмия и лития в теллуриде цинка [101]. Отмечалось, что галогены, которые должны бы проявиться как доноры, оказываются неактивными из-за образования комплексов со случайно присутствующими примесями (например, с натрием, стронцием, железом) [102].
В обзоре по самодиффузии в соединениях АПВУ1 [103] показано, что при обычных температурах прокаливания (^ 700°) большинство соединений тина АПВУ1 содержит большие количества междуузельных атомов металла и халько-гена. Эти междуузельные образования электрически неактивны при комнатной температуре, но могут, по-видимому, взаимодействовать с вводимыми донорами и акцепторными примесями, образуя атомнодиспергированные включения второй фазы.
Теллурид цинка [99]. Для изготовления р—«-перехода использовали монокристаллы гпТе р-типа с избытком теллура, а также легированные 1л, Сэ, Р. Концентрация носителей тока в р- 2пТе достигала 3 -1018 см-3. Область с проводимостью «-типа создавали путем введения комплексов галлий-кислород «неравновесным» методом: резким охлаждением расплавленного слоя 2пТе с примесью окисных соединений галлия. Для этого на поверхность кристалла р-типа наносили коллоидный слой гидроокиси галлия, а пластину устанавливали на хладопровод и нагревали электронно-плазменным лучом, образованным
151
с помощью полого катода. В качестве рабочей среды использовали смесь газов из кислорода и аргона с добавками или чистый аргон. Под воздействием луча мощностью 105 Вт/см2 почти мгновенно происходит растворение окислов галлия в расплавленном слое ZnTe. Это состояние «закаливается» при резком охлаждении после выключения луча.
Концентрация носителей тока в «-области достигала 101" и 10*8 см~3 с по-движностями 1200 и 800 см2/(В -с). Контакты к р-стороне готовили вплавлением сплава Аи (60%), РЬ (38%), Те (2%) в атмосфере водорода при 500° в течение 3—5 мин; контакты к «-области были из эвтектического сплава Al — In.
Спектр излучения при прямом смещении (300°) состоял из узкой полосы 565 нм (2,20 эВ), а при 77 К — из одной основной полосы 535 нм (2,32 эВ) и двух
дополнительных (512 и 547 нм). Внешняя квантовая эффективность светодиодов возрастала с концентрацией акцепторов вплоть до 5 • 10~ s см"3 и достигала 0,22% при комнатной температуре и 1,5% при 77 К; внутренняя квантовая эффективность составляла 4,9% при 300 К и 50—70% при 70 К (при 20 А-см-2). При коэффициенте видности 650 лм/Вт для полосы 565 нм это соответствует светоотдаче 1,4—1,5 лм/Вт или 30 лм/А.
Селенид цинка. В 1972 г. появились три сообщения об изготовлении эффективных светодиодов на основе селенида цинка [109—111]. Сам селенид цинка обладал высокой проводимостью «-типа (удельное электросопротивление 0,03—0,1 Ом см-1) и был легирован Мп и А1. Такой материал получали путем выращивания слоя селенида цинка методом жидкофазной эпи-таксии из раствора в жидком сплаве Zn (87%) — Sn (13%) с добавками Мп и А1.
Запорный контакт создавали либо вакуумным напылением, либо химическим осаждением слоя золота. В качестве омического контакта использовали вплавленный индий. Свечение наблюдалось у золотого контакта, когда он был отрицательным.
Спектры фото- и электролюминесценции селенида цинка, легированного А1 и Мп, приведены на рис. VI.19. Для фотолюминесценции характерна полоса 610 нм. В отличие от фотолюминесценции, электролюминесценция проявляется только в полосе марганца (588 нм).
Спад интенсивности свечения в полосе 588 нм после прекращения возбуждения происходит до 50% за 10~4 с, что характерно для марганца. Коэффициент видности для полосы излучения светодиодов составляет 475 лм/Вт; чистота цвета — 100%.
Вольт-амперные и вольтяркостные характеристики светодиодов могут быть описаны степенной функцией с показателем ~ 8 в области 15—20 В. Напряжение «пробоя» может изменяться в пределах от 7 до 20 В в зависимости от типа контакта и уровня легирования кристалла. С ростом тока яркость свечения изменяется в этом интервале напряжений почти линейно. Максимальная величина квантовой эффективности достигает 0,12%. При напряжении 15 В это соответствует энергетической эффективности 0,017% и светоотдаче 0,082 лм/Вт.
Высокая яркость свечения может быть получена при довольно низкой плотности тока — 800 кдм-2 при 3 мА-см~2 и ~ 240.0 кдм-2 при 10 мАс.м-2 {1,2 лм/А). Эти величины вполне сравнимы с лучшими данными для зелено-излучающего фосфида галлия и превышают его средний уровень [1600 <кд-м-2)/(А-см-2)].
Как уже отмечалось, величина энергетической эффективности поверхностно-барьерных светодиодов не превышает сотых долей процента. Теоретическая
