Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 135
Текст из файла (страница 135)
Поэтому на краю поглощения появляется ступенька (рнс. 20.26). При фатовозбуждении мелких примесей спектр состоит иэ серии дискретных узких линий при энергии фотонов, несколько меньшей энергии иокизации примеси (рнс. 20.27). Поскольку энергии нонизацик мелких примесей составляют 5...100 мэВ, спектры поглощения расположены в инфракрасной области при Д=! 0...200 мкм. Примеснае поглощение, связанное с глубокими примесями, проявляется обычно в виде широких бесструктуриых полос, простирающихся ог энергий фотонов, соответствующих энергии ионизации примеси до края собственного поглощения. Поглощению иа связанных экситоиах соответствует линейчатый спектр на краю собственного поглощения (рис.
20.28). Наряду с наиболее интенсивной линией Я в спектре имеется система сходящихся к ней более слабых линий. Основные оптические параметры соединений АшВт приведены в табл. 20.1! и 20.!2. Люминесценция. По определению С. И. Вавилова люминесценцня есть излучение, избы- Оптические и фотоэлектрические свойства Таблица 20.П. Оснонмые оптические параметры со д й Ап<йч в конечном и~оге, передается решетке, приводя ее к разогреву (безызлучательная рекомбинация). В полувроводииках АшВт излучательная рекомбннация может быть обусловлена различными по своей природе электронными переходами, как схематично показано на рнс.
20.29. Собственная нзлучательная рекомбинация в результате прямых излучательиых переходов зона — зона дает заметный вклад в люминесценцию только в соединениях с прямой структурой зон (СаЫ, Сайь, !пР, СаБЬ, (пйь, (пЗЬ) и их твердых растворах (1п,,ба.р(, СаАь, „Р„при к ( 0,4, Св>,А1,Аь при х(0,35) и др.
Расчетные значения параметров, характеризующих скорость этого механизма в соединениях АшВт вместе с данными, необходимыми дли вычислений, приведены в табл. Ю.!3. Излучательная реиамбинация с участием примесных центров может быть определяющей в полупроводниках с непрямой структурой энергетических зон (баР, СгаАМ,Р при х) 0,4,ба~ „А1,Аь прях) 0,35).Например, в СаР такими центрами являются связанные экситоны, образующиеся на изоэлектронных ловушках. В зависимости от типа последних эффективное излучение может иметь место как в зеленой (кзоэлектронные лавушки атома азота), так и в красной (изоэлектронные ловушки комплекса цинк — кислород) областях спектра. Из известных видов люминесценции наибольший практический интерес в полупроводниках АшВт представляет электролюминесценция,когда излучение имеетместо в результате рекомбинации носителей заряда, инжектированных в р — и-переход при прямом смещении, Энергетической характеристикой люминесценции является эффективность преобразования энергии, затраченной на жвбужденне, в энергию электромагнитного излучения.
Энергетический выход люминесценции, по существу, определяет коэффициент полез- Диэлектрическая пракииаемасть Показатель преломле- ния и Мате- риал высоко- чвстотмзя низко- частотная гч 2,12 2,2 В)Ч. ВЫ„ 7,1 5,06 (11 с) 6,85( 1 с) 11,0 9,14 9,8 10,0 12,04 12,2 (!! с) 9,5(Л. с) 11,02 12,53 15,69 12,61 15,15 16,8 4,5 4,! 01 с) 4,9 ( 1. с) 4,84 8,16 10,24 5,8(11 с) 5,35(1. с) 10,9 14,44 9,3 9,61 12,25 15,7 ВР А! Р( А1Р А!Аь А)ЗЬ СаМ 3,1 2,2 3,4 З,З 3,4 СаР СаАь СаЗЬ 1пР! !ПР 1ПАз !п5Ь 2,56 точное над тепловым при данной температуре, и обладающее ллительностыо, значительно превышающей период световых колебаний.
Люминесценция возникает в результате поглощения света (фотолюмииесценция), при облучении быстрыми электронами (катодолюминесценция), под действием электрического поля (элекгралюминесценция) и т. д. При возбуждении состояние термодинамического равновесия нарушается, н в полупроводнике появляются неравновесные носители заряда. При их рекомбинации избыточная энергия выделяется в виде квантов электромагнитной энергии (излучательная рекомбинация), либо, Рис. 20.29. Механизмы излучательной рекомбинации в полупроводниках Ац'Вч ! - рекомавввпвя зона — зова; 2.
3 — рекамбкввци» свободных и связанных эксктоиав; 4' — - рекомбкваппя свободного васвтелп са связвкным вв доноре; 4" — ва вкпепторе; й — межпримеснап кзлучзтельвзя рекомбкизпвя; й — виутрмцемтровый переход Тпблызо 20.!г. Зависимость показателя преломления л, коэффвмнента отрмаения 1! и козффнниенга поглоимиин Х -10 з см от энергнв фотонов длв соедннеивй Аггзвт. 1пр хл хх хх хх Энергия фотонов ат, 98 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 з,о 3,2 з,а 3,6 З,В 4,0 4,2 4,4 4.6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0 Зг! 3,26 з,зз з,аг 3,53 3,69 3,9г 4.08 4,34 4,75 5,41 4,20 3,79 3,75 3,87 4г!! 4,06 З,бб 2,82 1,78 1,44 1,35 1,З1 0,27 0,28 О,Ж о,зо О,З1 о,зз О,З5 О,З7 0,39 0,43 0,49 0,50 0,45 о,аа 0,45 о,»8 0,54 0,58 0,65 0,69 0,66 о,бг 0,58 о,оа 0,86 2,94 зз,» 68,3 109„2 195,8 499,0 986,7 ВВО,1 878,а 932,! !105 1506 1840 2198 2129 1871 !724 !635 3,71 3,78 3,88 »,О1 4,20 4,49 4,96 4,5! 3,94 3„56 з,а9 3,50 3,8! 4,01 3,77 2,27 1,56 1,43 1,35 1,з! 1,26 СгаАз о,зз 0,34 0,35 0.36 О,ЗВ 0,41 о,аб 0,5! 0,47 о,аз 0,42 0,41 0,42 0,44 0,49 0,54 0,59 0,67 о,ж 0,63 0,59 0,57 0,55 14,83 27,49 42,79 61,46 9о,за 142,1 281,3 582,5 742,2 715,3 717,! 735,3 778,6 880,9 !!»з !477 !834 2069 1836 !685 1598 1543 1503 4,51 4,85 5,24 4,52 а,я 3,98 3,76 3,73 з,во 379 3,77 З,70 3,45 2,52 1„72 1,5О 1,41 1,37 1,35 1,зо 1,1З 1,02 О,ОЗ 0,41 О,»4 0,49 о,аб О,»7 0,47 0,45 о,аа о,аб 0,47 0,49 0,53 0,58 0,65 о,ы о,ба 0,61 0,58 0,57 0,58 о,ю о,ю 0,61 67,51 ! 11,5 279,4 389,5 477„2 600,9 612,1 641„2 716,8 837,5 981,5 1182 1477 1758 16!8 1495 1424 1394 1391 !452 1476 1457 1469 3,47 3,49 354 3,63 3,74 3,90 4,1г 4,39 3,97 3.23 з,!з З.09 3,14 3,27 3,53 З,ВО 2,98 2,13 1,56 1,45 1.37 1,зо 1,зз о,зо О,З1 0,32 о,зз о,за 0,36 О,ЗВ 0,42 0,46 0,42 0,39 О,З7 О,ЗВ 0,38 0,42 0,49 0,57 О,б! о,ю 0,55 0,53 0,50 о,аб 35,3! 49,34 64,32 84,65 111,2 152,7 223.2 379,2 695.2 709,9 683,1 682,9 701,5 750,0 868,7 !229 17!! 1771 1589 145! !а!О !340 1285 3,75 3,85 3,99 ».го 4,47 4,02 3,62 з,ю 3,05 з,оо З,ОО з,!з 3,!з 3,61 3,64 2,70 1,52 1,44 1,з! 1,27 1,зз 1,43 1пАс 0,34 О,З5 0,37 0,39 0,43 о,аа 0,45 0,41 0,39 0,37 0,37 О,З7 0,39 о,аа О,ЗЗ 0,59 0,62 0,58 0,56 0,54 0,50 о,аб 0,45 75,11 96,72 128,4 183,3 312,1 496,8 626,6 618,5 6! З,З 616,8 630,5 661,9 729,2 893,4 1356 1669 1629 !455 1395 !3»О !276 !236 1284 4,57 4,91 4,20 4,13 3,82 3,45 з,з» З,зб 3,48 3,52 з,»8 3,29 2,63 1,79 1,51 1,ЗВ 1.3! 1,зо 1,27 1,12 1,02 0,96 0,86 МВЬ 0,42 0,47 0,44 о,аа о,аб 0,43 0,42 0,41 о,аз 0,46 0,49 0,54 О,б! 0,63 о,б! 0,59 0,56 0,55 0,54 о,м 0,56 0,56 0,57 !21„4 254,7 359,5 412,6 556,3 565,3 577,7 юб,з 678,7 816,3 987,0 1234 1498 1461 !553 !г94 !гзз 1237 1288 !ЗРО 1291 1299 !зоо !4 20.4) Оптические и фотоэлектрические свойства Таблица 20.!3.
Параметры, характеризующие излучательную рекомбииацню в соединениях А'иВт (300 К) Конвеитрвцвв собственных восвтелеа заряда и., си Излучвтельвсе время жизни при р(п)=10м .. , мкс Ширина запрещен- ной зовы Д!Р, эВ Коэффициент излучвтельиой рекомбинации В, сиыс Иэлучвтельиое время жизни при п=п~ Материал 7.10т " 70 310' 5. !О-т 7.10 зэ 1 ° 10 2.!0 'в 4 1О 5.10 1 ° 10з 7 1О 9.10п 2 10'в баАв 1пР ОвзЬ (пзЬ баР 0,15 О,!0 0,50 1,42 1,35 0,70 О.! 8 связан с шириной запрещенной зоны ссютношением х яз1,239/ЛВ' (эВ).
На инжекционной злеитролюминесценции основана работа светоизлучающих структур. Основные характеристики материалов, применяемых для изготовления их, приведены в табл. Ю.14. Освоенные в настоящее время материалы охватывают широиий спектральный диапазон от фиолетового до инфракрасного излучения. Спектральным составом излучения можно управлять, осуществляя контролируемое легирование материала (бвН, бар), либо изменяя иогодействия. Эффективность преобразования связана с квантовым выходом люминесценции.
Есть два определения понятия квантового выхода. Внутренний квантовый выход определяется соотношением скоростей излучательных и безызлучвтельных переходов. В некоторых полупроводниках (баде, бв1 „А1„Ав при х(0,3) внутренний квантовый выход близок к 100 еб. Нв практике используют внешний квантовый выход, который в результате явлений внутреннего отражения, самопоглощения в материале и других оказывается значительно ниже внутреннего. Спектральный состав электролюминесценции определяется шириной запрещенной эоны и зависит от условий легирования материала. В полупроводниках с прямой структурой энергетических зон максимум спектральной полосы, соответствующей излучению в результате межэонных переходов, Таблица 20.!Д Длина волны излучения и методы возбуждения лазеров на основе материалов Аи'В" Длина вол вы излучения ц ики Метод возбуж- дения Материал Таблща 20.14.
Основные характеристики материалов А'иВ" длв светоизлучающих отру иту Длнив волны в максимуме излучении Х, икм Ввешиий квантовый выход, Те Материал Переход Прямой Непрямой Прявюй Непрямой Прямой Примечание. И вЂ” иижекция, О— оптическая накачка, Э вЂ” электронный луч, П вЂ” сильное электрическое потж Непрямой Прямой СгаЬЬМ9 баНббп баХ:Еп баР:Н баАвоз зРо.ы. 'Ы баоло! по,зар бадзз.ззре,бз'Ь1 баслеА! е зоАз баАзеыроле бар:(Еп — ) баАэ 0,400 0,440 0,550 0,565 0,580 0,571 0,600 0,660 0,655 0,700 0,950 0,8 1,5 3,5 1,0 1,3 0,1 0,5 1,3 0,5 1,5 4,0 баЫ баАв !пр бвзЬ 1пАв !пзЬ 1п, ба„Р ба, „А1,Аз бадз~ „Р, 1п~,ба,Ав 1пАз, Р базЬ1,Аз, !пзЬ~,Ав, ба~,А1,5Ь ба~,А1,Аз~ „Р„ ба~ „А! 5Ь| „Аэ„ !п~ Оа„Аз~ „Рз 0,36 0,83...0,92 0,89...0,91 1,5...1,6 3,0...3,2 (,8.,5,3 0,62...0,90 0,62...0,90 0,63...0,90 0,85...3.20 0,90...3,20 0,95...1,60 1,0...5,3 1,1...1,6 0,63, 0,90 0,62...1,60 0,62...3,20 О И,О,Э,П И,О,П И,О,Э И,О,Э И,О,Э И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
