Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 141
Текст из файла (страница 141)
20.50 Закономерности изменения ширины запрещенной зоны з системах псеадотройиых теер. лых растворов с замещением компонентов з катионной подрешетке Штрнхпунктнрные линии херэктернзуют октавы твердых распюрое, нэонерноднческих с укззаииыин бакар ниик саеднненияин 517 [$20.7] Лрииенеиие полупроводников 0,398х+ 0,405у = О, ! 9. Твердые растворы А! ба„1п,,5Ь, нзо- (~351 ай) 1пр 5,0 лйаисВ Са56 !»36 (07)2эВ) Иэслерисд )»А! с А(а6 )пйй(яэ!] ФУВэй) Рнс. 20.5!.
Закономерности изменения ширины запрещенной зоны в системах псевдотройных твердых растворов )пР Аз„ЗЬ| Область несмешкваемости соответствует температуре окало 000 'О Совокупность составов таких четверных систем графически изображают в виде треугольника с тремя бинарными соединениями по его вершннам. Из шести возможных четырехкомпонентных сплавов этого типа только системы с замещеннем компонентов в катионной подрешетке образуют твердые растворы ао всем интервале составов. Закономерности изменения ик свойств показаны на рис. 20.50.
Твердые растворы А),баг1п> . гр нзапернодкчны с баАз илн А! бв~ Аз в диапазоне с»станов, удовлетворяющих условию к+у= =0,51. Переход от прямой к непрямой зонной структуре происходят прк А(р гн 2,2 эВ Потенциально гетераструктуры баАз— А),ба„! п~ ..., „Р могут излучать фотоны с наибольшей энергией при комнатной температуре среди всех нзоперноднческнк гетероструктур на основе соединений А'!'В". В системах (Айба1пАз! я (А)бв1»5Ь) основ»ос поле на диаграмме составов соответствует материалам с прямой структурой энергетичеснкх зон. Твердые растворы А!.бак1п1 „гАз, нзапернадичные с !пР по диапазону изменения ширины запрещенной зоны (0,74...1,45 эВ) аналогичны сплавам ба,!»>,ргАзь „, также согласованным по периоду решетки с 1пр.
Условие иэопернаднческого замещения в этом случае принимает внд пернодичные с А!5Ь, не представляют большого интереса вследствие технологических трудностей„ связанных с окислением А!5Ь при осаждении зпитакснальных слоев, В четырехкомпонентных снстемах с замещением компонентов в анионной подрешегке образованию твердых растворов препятствует существование широких областей несмешиваемостн. Сплавы А!Р Азг56| . „ характеризуются химической неустойчивостью. Из этой группы материалов представляет интерес лнгпь система !»Р,Азг56| .
„. Ее основные свойства иллюстрирует рнс. 20л Е Твердые раство. ры, состав которых отвечает нзопериоднческнм разрезам !пАз и ба5Ь, перспективны для создания лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 2...4 мкм. Технология получения большннства твердых растворов на основе бинарных соединений А»'В" оказывается довольно сважной. Заторможсннасть процессов диффуэнн, вызванная близкодействуюшими силами ковалентных связей, препятствует установлению равновесия в сплавах этик веществ.
Даже длвтельный отжиг прн относительно высоких температурак не обеспечивает необходимую степень гомогеннзацнн образцов. полученных в уело. виях неравновесной крнсталлизации. Выращивание гомогенных кристаллов твердык растворов из расплава возможно лишь при условии проведения процесса кристаллизации с очень низкими скоростямн раста. В большинстве случаев слитки твердь1х растворов, полученных методами кристаллизации нз расплава, имеют полнкрнсталлическую структуру, »аско с крупными блоками.
Получение монакрнсгаллнческнх слитков представляет собой необычайно трудную задачу, которую удаегся решить лишь для сплавов, содержащих неболь. шое (до 5 %) количество второго компонента. Твердые растворы, используемые в прнборных разработках, получают исключительно эпктаксней нз жидкой нли газовой фазы на подложках бинарных соединений. Методом гаэофазоаой эпнтакснн осаждают тонкие слои твердых растворов на основе ннтридов, баР,Аз1 „1пР„Аз| ., ба,!»о,р.
Для остальных систем, освоенных в технологическом отношении, лучшие результаты дает метод жидкостной эпитаксни с использованием галлия нли индия в качестве растворителя. 20.7. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ А»'Вт Полупроводники А»'Вч используют для создания приборов и устройств различного назначения. Полупроводниковые соединения АЯ'ВР 518 (равд. 20) Таблица 20,28 Основные характеристики мекоторых типов светоизлучающих диодов Сила света при токе !О мА, мкд Длина волны излучения Л, мкм Прямое напряжение О.„, В Цвет излуче- ния Тип диода Исхсдиыа материал Конструкция !80 60 ОаР:(Хп — О) ОаР:(Хп — О) 0,22 1,5 АЛЗО15 АЛ341Б Бескорпусная Металлостеклян- ная 0„70 Красный 2.0 Зеленый Желтый Зеленый Красный 2.8 Полимерная гер- метизация 15 2,0 1О * При токе 20 мА.
Таблица 20.2К Основные характеристики излучающих диодов ИК-диапазона Мощность излучения при токе 100 мА, Р, мВт Длина яслям излучения Л, мкм Быстродейсгеие т. икс Угол излучения а,...' Прямое напряжение 0 р, В Конструкция Тип диода 0,92...0.98 Металлостеклян- ная АЛ106Б 0,6 1,7 25 0,6" 10,0 4,0 ! О,Оь 1,0...3.0 1,0...3,0 0,04...0,06 1,О АЛ(ОЗБ АЛ107Б АЛ108АМ АЛ115А 0,93 0,95 0,65 0,9...1,0 1,6 2,0 1,6 2,0 40...120 60 90 Полимерная гер- метизация * Пря токе 50 мА.
Таблица 20.30. Основные характернстнии ннжекцнояных лазеров Пороговая плотность тона 1„ «А/смг Мощность излученяя Р, Вт Рабочая температу- ра Т, К Тяп струк- туры Длина волны Л, мкм Материал непрерывная импульсная 5...100 1! 9 Оадз Оа~ А1,АМ 0,05 0,1 0,02 1пАз (пбб П р и м е ч а н и е. ГС вЂ” гомоструктура, ОГС вЂ” односторонняя гетероструктура, ДГС вЂ” двухсторонняя гегероструктура.
АЛЗ07КМ АЛ307НМ АЛ336Е АЛЗЗБИ АЛ336К Оар,рА(р,рАз ОаРрй ОаР:)4;(7-0) ОаР:Н СщрлА1рлдз ГС ГС ОГС ДГС ОГС ДГС ГС ГС ГС 4...20 77...90 300 300 77 300 4...20 77 4,2 0,84 0,85...0,86 0,90 0,89 0,66 0,77 3,2 3,1 0,66 0,56 0,58 0,56 О,бб 0,1 0,5 5...10 1,0 2...3 1,0 2...4 0,5 5,0 10,0ь 20,0 50,0 150 12 3...4 0,2 0,05 Полуширияа диаграммы направленности В,..Р [4 20.7) Применение полупроводников 519 Светоизлучающие диоды — это источники некогерентного излучения, работа которых основана на явлении инжекпионной электролюминесценции. Базовыми материалами для свен!диодов видимого диапазона являются Сар и Са1,А1,Аз (табл. 20.26).
Излучающие диолы инфракрасного диапазона изготовляют, главным образом, из СаАз (табл. 20.29). Для более длинноволновой области спектра перспективна система 1п~ Са Аз~ †„Рх. Диоды на ее основе работают в диапазоне длин волн 1,05...1„30 мкм. Излучающие структуры экономичны, обладают высоким быстродействием, хорошо согласуются со стандартными интегральными микросхемами. Их применяет в цифровых и знаковых одноразрядных и многоразрядных индикаторак, сисгемах записи н считывания информации. оптранах различных типов и других приборах.
Полупроводниковые лазеры представляют собой монохроматические источники когерентного излучения. В инжекционных лазерах состояние с инверсной населенностью реализуется при прямом смещении днодной структуры. Генерация вынужденного излучения возникает при плотности тока, превышающей некоторое критическое значение. Для изготовления лазеров используют прямозонные полупроводники — СгаАз, !пАз, !п5Ь, Са~,А1,Аз, !и, Са Аз| „Р„и др. Разработаны различные типы лазерных структур.
Из них лучшими снойствами обладают структуры с гетерояере. ходами. Их конструкция такова, что области инверсии населенности, рекомбинации коснтелей заряда н распространения излучения сосредоточены в узком активном слое. Это обусловливает в десятки раз меньшее (чем в гомо- генных структурах) пороговое значение плотности тока и существенно более высокий КПД. Основные характеристики инжекпионных лазеров приведены в табл.
20.30. Полупроводниковые лазеры применяются в волоконно-оптических системах связи, устройствах вычислительной техники, а голографии и т.д. Фотоприемники иа основе полупроводников Ан'В" обеспечивают регистрацию излучения в широком спектральном диапазоне. Узкозонные материалы (пБЬ и ! пАз являются бавовыми для изготовления фотодиодов с высокой чувствительностью в инфракрасном диапазоне (табл. 20.31).
На основе бинарных и тройных материалов с широкой запрещенной зоной разработаны фотодиоды с барьером Шоттки, чувствительные к видимому и ультрафиолетовому излучению. Поверхностно-барьерные структуры Аи — л — СаАз, Ап — и — Сар имеют максимум спектральной чувствительности при 0,66 мкм и 0,43 мкм. Их токовая чувствительность 0,5 А/Вт и 0,22 А/Вт соответственно. Применение твердых растворов различного состава позволяет расширить диапазон максимальной спектральной чувствительности приборов этого типа от 0,43 до 0,66 мкм и получить селективные фотоприемники на заданный интервал длин волн с шириной спектральной характеристики 30...100 нм. Высокой эффективностью обладают фотоприемники с внутренним усилением.фотодноды с гетероперехсдом Са, А) Аз — СаАз имеют токовую чувствительность около 10э А/Вт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
