Особенности излучательной рекомбинации в p-n-гетероструктурах InGaN-AlGaN-GaN с множественными квантовыми ямами и светодиодах на их основе, страница 4

Обсуждение результатовВ шестой главе обсуждаются полученные результаты. Отмечается, что толщинаслоя GaN с активной областью гетероструктур, выращенного на SiC подложках, (2.3 мкм),определенная из интерференционной модуляции спектров, заметно меньше толщин слоевв структурах, выращенных на сапфире (4.2–6.0 мкм). Это позволяет предположить, что впроцессе эпитаксиального роста на SiC- подложках удается вырастить слои, для которыхконцентрация дислокаций в активной области сравнительно мала, несмотря на малоерасстояние области от границы с подложкой.16Цветовые характеристики и максимальные значения светового потока L ≅ 46 – 50лм и светоотдачи ηL ≅ 37-40 лм/Вт удовлетворяют условиям для создания источниковосвещения. Важно, что подбором люминофора достигнуты нужные для тех или иныхприменений координаты цветности.Соответствие формы спектральной полосы модели Аспнеса показывает, чтонаблюдаемый эффект электроотражения обусловлен эффектом Франца-Келдыша вдвумерной структуре и дает возможность определения эффективной ширины запрещеннойзоны Eg* в активной области.

Величина Eg* увеличивается при увеличении среднегоэлектрическогополяp-n-переходаE,чтообъясняетсясильнымвлияниемпьезоэлектрических эффектов в гетероструктурах типа InGaN/AlGaN/GaN. Электрическоеполе в квантовых ямах InGaN, обусловленное спонтанной и пьезоэлектрическойполяризацией, направлено противоположно полю p-n- перехода. Пьезоэлектрические поляв ямах InGaN могут достигать значений E ≅ 6·105 В/см и при увеличении обратногосмещения поля в ямах должны уменьшаться; это может объяснить увеличениеэффективнойширинызапрещеннойзоны,полученноевэкспериментахпоэлектроотражению.7.

ВыводыВ заключении диссертации сформулированы выводы:7.1. Усовершенствованные и налаженные экспериментальные установки для изученияспектров и эффективности светодиодов в видимой и ближней УФ области спектра,разработанноепрограммноеобеспечениедляавтоматизацииизмеренийитеоретической обработки спектров позволяют проводить комплексный анализлюминесцентных и электрических свойств диодов. Они были использованы и могутбыть использованы в дальнейшем для контроля технологии создания светодиодов наоснове гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с множественными квантовыми ямами.7.2.

РазработанамодельэлектролюминесценцииколичественногоСДнаосновеописаниягетероструктурформыспектровInGaN/AlGaN/GaNсмножественными квантовыми ямами, учитывающая особенности вывода излученияиз структуры и температуру активной области. Проанализирован выбор параметровдля этого описания и показана применимость такой модели к описанию спектровсложных гетероструктур.177.3. Исследовановлияниевариацийтехнологииизготовлениясветодиодныхгетероструктур на основе GaN, выращенных на сапфировых подложках налюминесцентные и электрические свойства светодиодов синего свечения.

Показано,что наиболее благоприятно на эффективности СД сказывается увеличение уровнялегирования n-области до 3·1018 см-3, а также подбор толщины барьера p-AlGaN.Максимальная мощность излучения синих СД достигла значения 46 мВт при токе100 мА, а максимальное значение КПД – до 28% при токе J = 2 мА.7.4. Спектры излучения синих СД на основе p-n- гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN смножественнымиквантовымиямами,выращенныхнаподложкахизSiC,существенно не отличаются от спектров СД на основе структур на подложках изсапфира. КПД исследованных СД достигает значений ηP = 16-22% при токах 100350 мА.

Показано, что технология позволяет выращивать более тонкие слои GaN наподложках из карбида кремния по сравнению со структурами на подложках изсапфира.7.5. Изучены спектры электроотражения p-n- гетероструктур типа InGaN/AlGaN/GaNисследованныхсветодиодов.Показаносоответствиеполосывспектрахэлектроотражения p-n- гетероструктур типа InGaN/AlGaN/GaN эффективной ширинезапрещеннойзонывактивнойобласти,определеннойизспектровэлектролюминесценции светодиодов.7.6.

Исследованы свойства белых светодиодов, полученных покрытием исследованныхсинихдобавлениемМаксимальнаялюминофоровсветоотдачабелыхнаосновесветодиодовалюмоиттриевыхнаосновегранатов.гетероструктур,выращенных на подложках из SiC, достигает 40 лм/Вт, а их световой поток – 50 лмпри токе 350 мА. Показано, что белые светодиоды имеют координаты цветности вобласти белого свечения и индексы цветопередачи, достаточные для их примененийв освещении.7.7. Показано, что цветовая температура светодиодных модулей на основе светодиодовбелого и желтого свечения может варьироваться в пределах от 3350 до 9900 Ксоответствующим изменением тока через них.

Аналитическое моделированиеспектров трехцветных светодиодных модулейпозволяет получить координатыцветности в области белого цвета (x = 0,27-0,48; y = 0,21-0,37) на цветовыхдиаграммах МКО-1931.188. ПубликацииОсновные результаты диссертации вошли в следующие печатные работы:1. М.Л.Бадгутдинов,Е.В.Коробов,Ф.А.Лукьянов,А.Э.Юнович,Л.М.Коган,Н.А.Гальчина, И.Т.Рассохин Н.П.Сощин. Спектры люминесценции, эффективность ицветовые характеристики светодиодов белого свечения на основе p-n- гетероструктурInGaN/GaN, покрытых люминофорами. ФТП, 2006, том 40, вып. 6, с. 758-763.2. М.Л.Бадгутдинов, Н.А.Гальчина, Л.М.Коган, И.Т.Рассохин Н.П.Сощин, А.Э.Юнович.Мощные светодиоды белого свечения для освещения.

Светотехника, 2006, N3, с. 36-40.3. Л.П.Авакянц,М.Л.Бадгутдинов,П.Ю.Боков,А.В.Червяков,С.С.Широков,А.Э.Юнович, А.А.Богданов, Е.Д.Васильева, Д.А.Николаев, А.В.Феопентов. Спектрыэлектроотражения гетероструктур с квантовыми ямами типа InGaN/AlGaN/GaN. ФТП,2007, том 41, N 9, стр.1078–1084.4. A.E.Yunovich,L.Avakyants,M.Badgutdinov,P.Bokov,A.Chervyakov,S.Shirokov,E.Vasileva, A.Feopentov, F.Snegov, D.Bauman, and B.Yavich. Electroreflectance Spectra ofInGaN/AlGaN/GaN p-n-Heterostructures.

MRS Symp. Proc. V.955. Paper 0955-I15-36.5. Бадгутдинов М.Л., Гальчина Н.А., Коробов Е.В., Коган Л.М., Лукьянов Ф.А., РассохинИ.Т., Сощин Н.П., Юнович А.Э.. Спектры, цветовые характеристики и светоотдачабелыхсветодиодовнаосновегетероструктурInGaN/AlGaN/GaN,покрытыхлюминофорами. 4-я Всероссийская Конференция «Нитриды галлия, индия и алюминия:структуры и приборы», г. C.-Петербург, 2005,Тезисы докладов, с.140.6.

Бадгутдинов М.Л., Гальчина Н.А., Коробов Е.В., Коган Л.М., Лукьянов Ф.А., РассохинИ.Т., Сощин Н.П., А.Э.Юнович. Спектры и цветовые характеристики мощныхсветодиодов белого свечения на основе гетероструктур с квантовыми ямамиInGaN/AlGaN/GaN, покрытых люминофорами.

7-я Российская Конференция по физикеполупроводников, Звенигород, 2005 г., тез. докладов, с.105.7. М.Л.Бадгутдинов,С.С.Широков,Д.А.Николаев.Конструкцияифизическиехарактеристики светодиодов белого свечения на основе нитрида галлия. Тезисыдокладов VII Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников иполупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербург, 2005, стр. 98.8. М.Л.Бадгутдинов,Л.П.Авакянц,П.Ю.Боков,А.В.Червяков,С.С.Широков,А.Э.Юнович, А.А.Богданов, Е.Д.Васильева, Д.А.Николаев, А.В.Феопентов. Спектрыэлектроотражения гетероструктур с квантовыми ямами типа InGaN/AlGaN/GaN. Труды19VIII международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии имикросистемы».

Ульяновск, 2006. стр.172.9. М.Л.Бадгутдинов,С.С.Широков,А.Э.Юнович,А.А.Богданов,Е.Д.Васильева,Д.А.Николаев, А.В.Феопентов. Спектры люминесценции и эффективность синих ибелыхсветодиодовмеждународнойнаосновеконференцииp-n-гетероструктур«Опто-,InGaN/GaN.наноэлектроника,ТрудыVIIIнанотехнологииимикросистемы. Ульяновск, 2006. стр.200.10. М.Л.Бадгутдинов, Д.В.Милютин.

Исследования трехцветных светодиодов. Тезисыдокладов научно-технической конференции «Молодые светотехники России». Москва,2005. С.23.11. М.Л.Бадгутдинов, Д.В.Милютин, А.Э.Юнович, Э.М.Гутцайт. Измерения полноцветныхсветодиодов. 12 Междун. Конф. студ. и асп. «Радиоэлектроника, Электротехника иЭнергетика», Москва, МЭИ, 2006 г., тез.докл.. том 1. с.209-210.12. М.Л.Бадгутдинов,Ф.А.Лукьянов,А.Э.Юнович,Э.М.Гутцайт,Л.М.Коган.Исследования цветовых параметров светодиодных модулей. VI МеждународныйСветотехнический Конгресс «Свет без границ». Тезисы докладов, Калининград,Светлогорск, 2006, с. 50-51.13.

A.E.Yunovich,L.P.Avakyants,M.L.Badgutdinov,P.Yu.Bokov,A.V.Chervyakov,S.S.Shirokov, E.D.Vasileva, A.V.Feopentov, F.M. Snegov, D.A.Bauman, and B.S.Yavich.Electroreflectance spectra of InGaN/AlGaN/GaN p-n-heterostructures. MRS Fall Meeting2006, Boston, 2006, Abstr. I 15.36.14. М.Л.Бадгутдинов,А.Э.Юнович.Анализспектровизлучениясветодиодовиопределение параметров p-n- гетероструктур типа InGaN/AlGaN/GaN.

Восьмаявсероссийскаямолодежнаяконференцияпофизикеполупроводниковиполупроводниковой опто- и наноэлектронике. СПб. 2006; Тез. докл., с. 101.15. М.Л.Бадгутдинов,С.С.Широков,А.Э.Юнович,М.Г.Агапов,Д.В.Давыдов,Д.А.Лавринович, Ф.М.Снегов. Анализ спектров излучения и эффективность синихсветодиодов на основе p-n-гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN.

5-я ВсероссийскаяКонференция «Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы», Москва,2007, Тезисы докладов, с.89.16. Л.П.Авакянц,М.Л.Бадгутдинов,П.Ю.Боков,А.В.Червяков,С.С.Широков,А.Э.Юнович. Электроотражение в p-n-гетероструктурах с квантовыми ямами на основе20InGaN/AlGaN/GaN. 5-я Всероссийская Конференция «Нитриды галлия, индия иалюминия: структуры и приборы», Москва, 2007, Тезисы докладов, с.105.17.