Неорганические люминофоры - Казгикин О.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. VI.19. Спектры фото-тт электролюминесценции 1пБе—А1, Мп:
1 — (298 К), фотолюминесценция; 2 — <77К); 3 — (298 К), 4 (77 К) — электролюминесценция.
152
Таблица VI.3
к я о
<а со
о х о и
« ? «и св <
Материал шле Цвет я 5й ы«
Промы ироизв к та Е << Коэфф] ности, з? „н
ОаР — гпО Да Красный 690 20 3 —(15?) 1200
Alo.3Gao.7AS Нет » 675 16 1,3 480
ОаАво.бРоа Да » 660 42 0,5 400
йаАз, Б1 Нет » 660 30 2/1.0 25
УОС1 —УЬЕг
1г10,42Са0,58Р Оранжевый 617 284 0.1 1 06О
GaAso.25Po.75 • ^ Да Оранжево-желтый 610 342 0,04 320
» Желтый 590 515 0,003 34
гпЗе — А1, Ми Нет » 588 475 0,12 2 40О
гпТе —Р, Оа » Зеленый 565 650 0,2 9 30О
ваР — N Да » 550 677 0,05-0,7 1 610
йаК Нет » — — 1,0 12 ООО
СаАБ— ЭР 1 » 550 660 0,1 70
УРо—УЬ, Ег ) '•> Голубой 470 60 0,01 0.3
величина, полученная на основе ряда допущений и предположений, составляет 10% в случае селенида цинка и 1—2% для сульфида цинка [105].
Сравнение свойств различных светодиодов (табл. VI.3). Величины выхода и эффективности светодиодов взяты из оригинальных работ, а также рассчитаны по уравнению, приведенному на стр. 15, если приводимые авторами данные трудно непосредственно сравнивать между собой.
Из приведенных в табл. VI.3 данных видно, что в настоящее время достигнуты значительные успехи в создании светодиодов с красным цветом свечения. Энергетическая эффективность светодиодов в зеленой области низка и не превышает долей процента, но за счет коэффициента видности яркость этих диодов превышает величину, характерную для высокоэффективных красноизлучающих светодиодов. Разработка светодиодов с голубым свечением находится только в начальной стадии.
Следует обратить внимание на светодиоды из нитрида галлия и селенида цинка. Они имеют низкую энергетическую эффективность, так как работают при напряжении 10—20 В, что значительно выше величины кванта излучения (~ 2 эВ), но при плотности тока 0,1—1 А см-2 их яркость свечения в зелено-желтой части спектра не уступает «зеленым» светодиодам ОаР, N.
В табл. VI.3 включены данные для селенида и теллурида цинка, которые являются представителями соединений А11ВЛ'1. Эти соединения рассматриваются в настоящее время как перспективные основы для светодиодов, излучающих в видимой области спектра при комнатной температуре.
В табл. VI.4 приведены основные параметры светодиодов на основе халько-генидов цинка и кадмия.
Яркость свечения большинства светодиодов при комнатной температуре достигает 10—20 кд/м2 при плотности тока 1 А/см2, но при этом эффективность очень низка « 10" 3%).
При температуре жидкого азота квантовая эффективность резко возрастает и достигает нескольких процентов (2—18%). Основная причина низкой эффективности при комнатной температуре — неудачи в создании переходов, обеспечивающих высокую плотность возбуждения, достаточную для преодоления температурного тушения.
153".
Основные параметры светодиодов [89]
Таблица VI.4 Свойства светодиодов на основе соединений АПВУ1 при 77 К
Материал
Напряжение, В при 0,1 А - см-2
Эффективность
12 12 10-5 109
6,0 6,0 0,15 НО
— — — 108
18.0 1,0 2,0 107
1,5—2 1,5—2 14 99
0,22 0.2 1,4
0,12 0,017 0,08 104
СоТе гп^СадгТе Л^-яСа^Те
гпТе —йа, 1л, Р
2пТв~йа, Ы, Р,(300 К) ^пБе —А1, Мп, (300 К)
850 700 680 620 535
565 588
1,5 1,8 2,0
50,0 2,3
(при20 А-см"2) 15
Можно выделить два пути решения этой проблемы:
разработка методов, обеспечивающих высокий уровень легирования АГ1ВУ1 жа основе новых технологических приемов;
разработка светодиодов, в которых высокая плотность возбуждения достигается за счет лавинно-инжекционного или ударно-ионизационного механизма возбуждения.
Первые результаты в этих направлениях получены при создании р — «-перехода на 2пТе и поверхностно-барьерного светодиода Аи — (гпве : А1, Мп).
Стабильность светодиодов [90]. Эффективность большинства светодиодов уменьшается в процессе эксплуатации при плотности тока ~ 10 А-см-2. Замечено также «старение» в процессе хранения (без эксплуатации). Оба процесса «деградации» связывают с внешними факторами — с наличием поверхностных загрязнений, трещин, царапин, а также с разогревом при эксплуатации. Внутренние факторы, влияющие на процесс «деградации», не совсем ясны. Установлено, что «старение» связано с появлением безизлучательных центров рекомбинации в области объемного заряда. Природа этого безызлучательного канала неясна. Кроме того, в процессе «деградации» мало изменяется число центров люминесценции и не появляются новые центры свечения с энергией переходов более 1 эВ. Заметная деградация наблюдается, как правило, при прямом смещении.
Спад яркости свечения возрастает с увеличением температуры диода, причем степень спада пропорциональна полному заряду, прошедшему через диод. Время полуспада экспоненциально зависит от температуры; энергия активации процесса старения, полученная из такой зависимости, заметно уменьшается в присутствии ионов меди.
Деградацию удается сильно замедлить с помощью пассивации (окислением при химическом травлении перекисью водорода или хлорновэтокислым натрием). Известно, что начат выпуск светодиодов на основе ОаР и СаАэ^гР* со сроком службы 105—Ю6 ч. Наилучшей стабильностью обладают светодиоды на основе карбида кремния.
