ВВЕДЕНИЕ 5
1 Свойства светодиодных гетероструктур (обзор литературы) 6
1.1 Преимущества светодиодов 6
1.3 Квантовые ямы 7
1.4 Распределение носителей в р-и-гетеропереходах 8
1.5 Особенности светодиодной структуры AlGalnP 8
1.6 Перенос носителей заряда в гетероструктурах на основе AlGalnP 11
1.7 Внутренний квантовый выход и вывод излучения из диода 13
1.8 Вывод к литературному обзору 15
2.1 Экспериментальные образцы 17
2.2 Моделирование электрических характеристик светодиодов в среде SYNOPSYS
TCAD 19
3 Результаты и их обсуждение 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 35
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Сегодня все больше внимания уделяется поиску альтернативных эффективных источников света для замены существующих ламп накаливания. За последние несколько лет промышленное производство светодиодов стало важным сегментом рынка полупроводниковых приборов.
Светодиоды (СД) на основе полупроводниковых соединений AlGaInP находят широкое применение в спектральной области от зелено-желтого до красного цветов, в частности в системах сигнализации, отображения информации и т.п.
Целью данной работы является выявление влияния параметров гетероструктур из растворов AlGaInP на вольт-амперные характеристики светодиодов на их основе.
Работа направлена на исследование процессов переноса носителей заряда в многослойных структурах из твёрдого раствора AlGaInP.
Для достижения данной цели необходимо:
• изучить основные способы описания переноса заряда в полупроводниках,
• в рамках диффузионно-дрейфового подхода провести моделирование профилей потенциальной энергии, напряженности электрического поля и плотности заряда в гетероструктурах,
• рассчитать вольт-амперные характеристики структур с квантовыми ямами GaInP/AlGaInP.
В настоящем отчёте с использованием литературных данных рассмотрены свойства светодиодных гетероструктур на основе твёрдых растворов.
В ходе работы изучены базовые принципы моделирования полупроводниковых приборов с использованием среды проектирования Sentaurus TCAD. Проведено моделирование, рассчитаны профили распределения потенциальной энергии, напряженности электрического поля и заряда в различных светодиодных гомо- и гетероструктурах на основе твердых растворов AlGalnP; рассчитаны вольт-амперные характеристики. На основе полученных результатов можно сделать следующие выводы:
1. При выборе большого времени жизни неосновных носителей заряда распределение их концентрации вдоль структуры не описывается при помощи теории выпрямления в диодах с длинной базой, что связано с большим значением диффузионной длины, которая сопоставима с толщиной пассивных областей светодиода.
2. Увеличение времени жизни на 3 порядка приводит к снижению рекомбинационного тока по отношению к диффузионному, так что полный ток через структуру в основном определяется последним.
3. При доминировании диффузионных токов для светодиодных структур на основе твердого раствора AlGalnP вольт-амперная характеристика определяется процессами переноса носителей заряда в пассивных областях, но не в активной области, что определяет одинаковый вид зависимости тока от напряжения для различных светодиодов.
