Помощь студентам в учебе
ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ДЕГРАДАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В СВЕТОДИОДАХ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
|
Введение 4
Глава 1. Изменение параметров светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов и ионизирующего излучения 11
1.1. Изменение параметров светодиодов при воздействии эксплуатации 12
1.1.1. Катастрофические отказы при эксплуатации 13
1.1.2. Изменение ВАХ светодиодов при эксплуатации 18
1.1.3. Изменение мощности излучения СД при эксплуатации 25
1.2. Изменение параметров светодиодов при воздействии различных видов
ионизирующего излучения 30
1.2.1. Радиационная стойкость гетероструктур 31
1.2.2. Изменение электрофизических и светотехнических характеристик
светодиодов при облучении 34
Выводы по главе 1 37
Глава 2. Объекты и методы исследования надежности и радиационной стойкости светодиодов 39
2.1. Объекты исследований. Конструкция и технология изготовления
светодиодов 39
2.1.1. Светодиоды ИК-диапазона на основе гетероструктур AlGaAs 39
2.1.2. Светодиоды на основе гетероструктур AlGalnP 42
2.2. Оборудование для измерения основных параметров светодиодов 44
2.3. Оборудование, используемое при анализе отказов светодиодов 46
2.4. Методика определения сопротивления омических контактов 46
2.5. Анализ характеристик исходных светодиодов 52
2.6. Используемое оборудование для ступенчатых испытаний светодиодов 59
2.7. Используемое оборудование для исследования радиационной стойкости 61
2.7.1. Гамма-установка «Исследователь» 62
2.7.2. Установка «БАРС-4» 64
2.7.3. Ядерный реактор ИРТ-Т 66
Выводы по главе 2 67
Глава 3. Исследование надежности светодиодов 68
3.1. Анализ катастрофических отказов 68
3.2. Изменение электрофизических характеристик светодиодов 72
3.3. Изменение светотехнических характеристик светодиодов 79
Выводы по главе 3 88
Глава 4. Комбинированное действие ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов на светодиоды 90
4.1. Обоснование выбранных уровней воздействия предварительного
облучения 90
4.2. Влияние гамма-облучения на эксплуатационные характеристики
светодиодов 92
4.3. Влияние облучения быстрыми нейтронами на эксплуатационные
характеристики светодиодов 102
4.4. Контроль изменения граничного тока как способ прогнозирования и
повышения надежности светодиодов при эксплуатации 108
4.4.1. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-1 108
4.4.2. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-4 109
4.4.3. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-5 110
4.4.4. Изменение граничного тока между областями низкой и средней инжекции
электронов на ВтАХ при ступенчатых испытаниях СД 111
Выводы по главе 4 113
Заключение 114
Список литературы 116
Приложение 1. Акт использования 129
Приложение 2. Акт внедрения
Глава 1. Изменение параметров светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов и ионизирующего излучения 11
1.1. Изменение параметров светодиодов при воздействии эксплуатации 12
1.1.1. Катастрофические отказы при эксплуатации 13
1.1.2. Изменение ВАХ светодиодов при эксплуатации 18
1.1.3. Изменение мощности излучения СД при эксплуатации 25
1.2. Изменение параметров светодиодов при воздействии различных видов
ионизирующего излучения 30
1.2.1. Радиационная стойкость гетероструктур 31
1.2.2. Изменение электрофизических и светотехнических характеристик
светодиодов при облучении 34
Выводы по главе 1 37
Глава 2. Объекты и методы исследования надежности и радиационной стойкости светодиодов 39
2.1. Объекты исследований. Конструкция и технология изготовления
светодиодов 39
2.1.1. Светодиоды ИК-диапазона на основе гетероструктур AlGaAs 39
2.1.2. Светодиоды на основе гетероструктур AlGalnP 42
2.2. Оборудование для измерения основных параметров светодиодов 44
2.3. Оборудование, используемое при анализе отказов светодиодов 46
2.4. Методика определения сопротивления омических контактов 46
2.5. Анализ характеристик исходных светодиодов 52
2.6. Используемое оборудование для ступенчатых испытаний светодиодов 59
2.7. Используемое оборудование для исследования радиационной стойкости 61
2.7.1. Гамма-установка «Исследователь» 62
2.7.2. Установка «БАРС-4» 64
2.7.3. Ядерный реактор ИРТ-Т 66
Выводы по главе 2 67
Глава 3. Исследование надежности светодиодов 68
3.1. Анализ катастрофических отказов 68
3.2. Изменение электрофизических характеристик светодиодов 72
3.3. Изменение светотехнических характеристик светодиодов 79
Выводы по главе 3 88
Глава 4. Комбинированное действие ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов на светодиоды 90
4.1. Обоснование выбранных уровней воздействия предварительного
облучения 90
4.2. Влияние гамма-облучения на эксплуатационные характеристики
светодиодов 92
4.3. Влияние облучения быстрыми нейтронами на эксплуатационные
характеристики светодиодов 102
4.4. Контроль изменения граничного тока как способ прогнозирования и
повышения надежности светодиодов при эксплуатации 108
4.4.1. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-1 108
4.4.2. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-4 109
4.4.3. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-5 110
4.4.4. Изменение граничного тока между областями низкой и средней инжекции
электронов на ВтАХ при ступенчатых испытаниях СД 111
Выводы по главе 4 113
Заключение 114
Список литературы 116
Приложение 1. Акт использования 129
Приложение 2. Акт внедрения
Актуальность работы. В настоящее время светодиоды активно применяются практически во всех отраслях науки и техники. В том числе для волоконно-оптических линий связи, интегрированных оптоэлектронных устройств, систем оптической связи с открытым каналом, медицинского приборостроения и т.д. При этом в атомной, космической и военной промышленностях особое внимание уделяется проблемам их надежности и радиационной стойкости. В условиях космического пространства и на ядерных энергетических объектах они подвергаются комплексному и комбинированному воздействию различных видов ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов. В данном случае комбинированное действие - это разнесенное во времени действие двух и более факторов, в то время как комплексное действие - их одновременное действие. Основными факторами, которые приводят к снижению мощности излучения светодиодов при эксплуатации, являются повышенная температура их активных элементов и электрическое поле (далее эксплуатационные факторы), при этом наблюдаются как параметрические отказы (в основном снижение интенсивности излучения), так и катастрофические отказы.
На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что исследование комбинированного действия ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов на светотехнические и электрофизические характеристики светодиодов является актуальной задачей.
Степень разработанности. В настоящее время имеется незначительное количество работ по комбинированному облучению полупроводниковых приборов, а сведения о комбинированном действии ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов практически отсутствуют. Из отечественных ученых можно выделить работы Белоуса М.В., Коган Л.М., Беляева А.Е., Карташова Г.Д., Генкина А.М., Генкину В.К., Градобоева А.В., Никифорова С.Г., Перроте А.И., Тарасову Е.А., Трусову А.Ю., Черных М.И., Шмидт Н.М. и др. Из зарубежных ученых проблемам надежности и радиационной стойкости уделяют внимание Berg A., Dalapati P., Ettenberg M., Gupta K.M., Jinrong P., Kayali S., Kressel H., Lockwood H.F., Ponchak G., Schubert E.F., Ueda O., Yang L. и др.
Действие эксплуатационных факторов на различные полупроводниковые приборы обычно определяется по результатам ускоренных испытаний, в основе которых лежит форсирование процессов старения, что позволяет сократить длительность получения необходимой информации. Практическое применение таких испытаний достаточно ограничено, поскольку имеющиеся факторы ускорения (повышение температуры и электрического поля) можно изменять только в достаточно узких диапазонах. В свою очередь, для определения радиационной стойкости полупроводниковых приборов используются различные моделирующие установки.
Таким образом, для решения задачи исследования комбинированного и комплексного действия ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов необходимо сопоставить действие этих факторов на светотехнические и электрофизические характеристики СД как совместно, так и в отдельности.
Объектом исследований в данной работе является промышленные светодиоды на основе двойных гетеростуктур AlGaAs, а также на основе гетероструктур AlGaInP.
Цель диссертационной работы: установить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов при комбинированном действии ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1. Установить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов на основе гетероструктур AlGaAs и AlGaInP при воздействии эксплуатационных факторов.
2. Определить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов на основе гетероструктур AlGaAs и AlGaInP, предварительно обученных гамма-квантами и быстрыми нейтронами, при воздействии эксплуатационных факторов.
Научная новизна
1. Снижение мощности излучения светодиодов, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGalnP, как при воздействии эксплуатационных факторов, так и при воздействии ионизирующего излучения может быть описано идентичными по характеру проявления закономерностями трансформации дефектной структуры.
2. При эксплуатации светодиодов возрастает вклад диффузионных процессов на границе «полупроводник - многослойный омический контакт», что приводит к росту сопротивления омических контактов, появлению объемных каналов утечки тока (предположительно дислокаций), расположенных параллельно р-п-переходу, к локальному дополнительному нагреву, изменению формы прямой ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) и, в итоге, к повышению вероятности развития катастрофических отказов.
3. Ионизирующее излучение при воздействии на активный слой кристалла светодиода вызывает перестройку структуры исходных дефектов, что приводит к снижению как интенсивности процессов старения, так и вероятности развития катастрофических отказов при эксплуатации.
Теоретическая значимость работы
Полученные результаты позволяют сопоставить закономерности деградации критериальных параметров светодиодов (мощность излучения, прямая ветвь ВАХ, спектры излучения и т.д.) при эксплуатации и при воздействии ионизирующих излучений, как в области стимулированной воздействием перестройки исходной структуры дефектов, так и в области введения новых дефектов вследствие воздействия.
Практическая значимость работы
1. Показано, что предварительное облучение гамма-квантами (быстрыми нейтронами) позволяет повысить надежность светодиодов.
2. Разработан комплекс методов оценки сопротивления омических контактов для приборов с p-п-переходом, основанный на анализе формы прямой ветви ВАХ и ее изменения в результате действия различных внешних факторов.
3. Разработана методика определения сопротивления объемных каналов утечки тока, подключаемых параллельно p-n-переходу, на основе анализа формы прямой ветви ВАХ.
4. Установленные закономерности снижения мощности излучения светодиодов в результате воздействия эксплуатационных факторов позволяют прогнозировать их надежность по светотехническим и электрофизическим характеристикам исходных диодов.
5. Предложена методика прогнозирования надежности светодиодов на основе результатов исследования их стойкости к воздействию ионизирующего излучения.
6. Результаты работы использованы в АО «Научно- исследовательский институт полупроводниковых приборов» (г. Томск) при разработке новых и модернизации серийных изделий оптоэлектроники (Акт использования) и используются в учебном процессе в ФГАОУ НИ ТПУ (Акт внедрения).
Методология и методы исследований
Работа строилась исходя из гипотезы о том, что основной причиной старения светодиодов при низких уровнях воздействия является трансформация исходной дефектной структуры светодиода. Предполагалось, что ее вклад можно снизить путем воздействия ионизирующим излучением.
Электрофизические и светотехнические характеристики светодиодов контролировали путем измерения прямой ветви ВАХ и ватт-амперной характеристик (ВтАХ) до и после каждого воздействия. Используемое измерительное оборудование, источники ионизирующего излучения, оборудование для ступенчатых испытаний, а также методы контроля параметров приборов сертифицированы и аттестованы в соответствии с существующими требованиями. Полученные результаты измерений обрабатывались методами математической статистики.
Положения, выносимые на защиту
1. При воздействии эксплуатационных факторов снижение мощности излучения светодиодов, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGalnP, сначала происходит в результате перестройки исходной дефектной структуры (первый этап). После ее завершения развиваются процессы формирования новых дефектов (второй этап). Увеличение дефектности кристаллической структуры в итоге приводит к катастрофическому отказу. Эти процессы идентичны процессам, наблюдаемым при воздействии ионизирующего излучения, что является основанием для разработки новых методов ускоренных испытаний светодиодов.
2. Установленные коэффициенты повреждаемости определяются типом гетероструктуры и позволяют прогнозировать изменение мощности излучения светодиодов при эксплуатации путем анализа характеристик исходных диодов.
3. В условиях повышенной температуры происходит интенсификация диффузионных процессов на границе «омический контакт - полупроводник» и в объеме активного слоя гетероструктуры, приводящих к росту сопротивления омических контактов и формированию объемных каналов утечки тока параллельно p-n-переходу, что приводит к изменению формы прямой ветви ВАХ. Этот факт дает основание использовать динамику изменения прямой ветви ВАХ для оценки вероятности катастрофических отказов при эксплуатации.
4. Предварительное облучение светодиодов гамма квантами (быстрыми нейтронами) и последующий термический отжиг приводит к перестройке исходной дефектной структуры, в результате чего снижается интенсивность процессов деградации светодиодов и, как следствие, увеличивается их срок эксплуатации.
Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки цели и задач исследований и их обоснованностью; обеспечивается систематическим характером исследований, большим объемом
экспериментальных данных, применением проверенных методик измерений и общепринятых методов статистической обработки результатов измерений, воспроизводимостью полученных результатов, использованием
сертифицированного и аттестованного оборудования, а также внутренним единством и непротиворечивостью представленных данных и данных, полученных другими исследователями.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных научных конференциях: II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Современное состояние и проблемы естественных наук» ( Юрга, 2015г.), VI, VII и IX Школа-конференция молодых атомщиков Сибири (Томск, 2015г., 2016г. и 2018г.), European Materials Research Society Spring Meeting (Лилль, Франция, 2016г.; Страсбург, Франция, 2017г. и 2018г.), International Symposium on Reliability of Optoelectronics for Systems (Отвок, Польша, 2016г.), XII Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи (SIBCON) (Москва, 2016г.), VII Международная конференция «Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития» (г. Курчатов, ВКО, Республика Казахстан, 2016г.), V и VI International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Томск, 2016г. и 2018г.), IX Международная научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы в науке, промышленности и медицине» (Томск, 2017г.), Conference of Radiation Effects on Components and Systems (Женева, Швейцария, 2017г.), 27th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics (Бордо, Франция, 2017г.), VIII Международная конференция «Семипалатинский испытательный полигон: наследие и
перспективы развития научно-технического потенциала» (Курчатов, ВКО, Республика Казахстан, 2018г.).
Работа выполнялась при финансовой поддержке гранта Благотворительного Фонда культурных инициатив (Фонда Михаила Прохорова) для студентов старших курсов, аспирантов и молодых преподавателей «Академическая мобильность», 2017г.
Публикации. По теме работы опубликовано 34 работы: 11 - в журналах, входящих в перечень ВАК / индексируемых международными базами данных Scopus / Web of Science; глава в коллективной монографии; 22 публикации в материалах конференций.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования (совместно с научным руководителем); проведении экспериментальных исследований надежности и по влиянию предварительного облучения гамма-квантами и быстрыми нейтронами на стойкость светодиодов к воздействию эксплуатационных факторов с соавторами при непосредственном участии; обработке результатов экспериментов; формулировании выводов и положений, выносимых на защиту; написание статей совместно с соавторами при непосредственном участии; подготовке докладов и выступлениях на семинарах и конференциях.
Структура и объем и работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и 2 приложений. Общий объем диссертации составляет 130 страниц. Работа содержит 5 таблиц, 76 рисунков. Библиография включает 115 наименований.
На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что исследование комбинированного действия ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов на светотехнические и электрофизические характеристики светодиодов является актуальной задачей.
Степень разработанности. В настоящее время имеется незначительное количество работ по комбинированному облучению полупроводниковых приборов, а сведения о комбинированном действии ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов практически отсутствуют. Из отечественных ученых можно выделить работы Белоуса М.В., Коган Л.М., Беляева А.Е., Карташова Г.Д., Генкина А.М., Генкину В.К., Градобоева А.В., Никифорова С.Г., Перроте А.И., Тарасову Е.А., Трусову А.Ю., Черных М.И., Шмидт Н.М. и др. Из зарубежных ученых проблемам надежности и радиационной стойкости уделяют внимание Berg A., Dalapati P., Ettenberg M., Gupta K.M., Jinrong P., Kayali S., Kressel H., Lockwood H.F., Ponchak G., Schubert E.F., Ueda O., Yang L. и др.
Действие эксплуатационных факторов на различные полупроводниковые приборы обычно определяется по результатам ускоренных испытаний, в основе которых лежит форсирование процессов старения, что позволяет сократить длительность получения необходимой информации. Практическое применение таких испытаний достаточно ограничено, поскольку имеющиеся факторы ускорения (повышение температуры и электрического поля) можно изменять только в достаточно узких диапазонах. В свою очередь, для определения радиационной стойкости полупроводниковых приборов используются различные моделирующие установки.
Таким образом, для решения задачи исследования комбинированного и комплексного действия ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов необходимо сопоставить действие этих факторов на светотехнические и электрофизические характеристики СД как совместно, так и в отдельности.
Объектом исследований в данной работе является промышленные светодиоды на основе двойных гетеростуктур AlGaAs, а также на основе гетероструктур AlGaInP.
Цель диссертационной работы: установить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов при комбинированном действии ионизирующего излучения и эксплуатационных факторов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
1. Установить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов на основе гетероструктур AlGaAs и AlGaInP при воздействии эксплуатационных факторов.
2. Определить закономерности изменения светотехнических и электрофизических характеристик светодиодов на основе гетероструктур AlGaAs и AlGaInP, предварительно обученных гамма-квантами и быстрыми нейтронами, при воздействии эксплуатационных факторов.
Научная новизна
1. Снижение мощности излучения светодиодов, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGalnP, как при воздействии эксплуатационных факторов, так и при воздействии ионизирующего излучения может быть описано идентичными по характеру проявления закономерностями трансформации дефектной структуры.
2. При эксплуатации светодиодов возрастает вклад диффузионных процессов на границе «полупроводник - многослойный омический контакт», что приводит к росту сопротивления омических контактов, появлению объемных каналов утечки тока (предположительно дислокаций), расположенных параллельно р-п-переходу, к локальному дополнительному нагреву, изменению формы прямой ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) и, в итоге, к повышению вероятности развития катастрофических отказов.
3. Ионизирующее излучение при воздействии на активный слой кристалла светодиода вызывает перестройку структуры исходных дефектов, что приводит к снижению как интенсивности процессов старения, так и вероятности развития катастрофических отказов при эксплуатации.
Теоретическая значимость работы
Полученные результаты позволяют сопоставить закономерности деградации критериальных параметров светодиодов (мощность излучения, прямая ветвь ВАХ, спектры излучения и т.д.) при эксплуатации и при воздействии ионизирующих излучений, как в области стимулированной воздействием перестройки исходной структуры дефектов, так и в области введения новых дефектов вследствие воздействия.
Практическая значимость работы
1. Показано, что предварительное облучение гамма-квантами (быстрыми нейтронами) позволяет повысить надежность светодиодов.
2. Разработан комплекс методов оценки сопротивления омических контактов для приборов с p-п-переходом, основанный на анализе формы прямой ветви ВАХ и ее изменения в результате действия различных внешних факторов.
3. Разработана методика определения сопротивления объемных каналов утечки тока, подключаемых параллельно p-n-переходу, на основе анализа формы прямой ветви ВАХ.
4. Установленные закономерности снижения мощности излучения светодиодов в результате воздействия эксплуатационных факторов позволяют прогнозировать их надежность по светотехническим и электрофизическим характеристикам исходных диодов.
5. Предложена методика прогнозирования надежности светодиодов на основе результатов исследования их стойкости к воздействию ионизирующего излучения.
6. Результаты работы использованы в АО «Научно- исследовательский институт полупроводниковых приборов» (г. Томск) при разработке новых и модернизации серийных изделий оптоэлектроники (Акт использования) и используются в учебном процессе в ФГАОУ НИ ТПУ (Акт внедрения).
Методология и методы исследований
Работа строилась исходя из гипотезы о том, что основной причиной старения светодиодов при низких уровнях воздействия является трансформация исходной дефектной структуры светодиода. Предполагалось, что ее вклад можно снизить путем воздействия ионизирующим излучением.
Электрофизические и светотехнические характеристики светодиодов контролировали путем измерения прямой ветви ВАХ и ватт-амперной характеристик (ВтАХ) до и после каждого воздействия. Используемое измерительное оборудование, источники ионизирующего излучения, оборудование для ступенчатых испытаний, а также методы контроля параметров приборов сертифицированы и аттестованы в соответствии с существующими требованиями. Полученные результаты измерений обрабатывались методами математической статистики.
Положения, выносимые на защиту
1. При воздействии эксплуатационных факторов снижение мощности излучения светодиодов, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGalnP, сначала происходит в результате перестройки исходной дефектной структуры (первый этап). После ее завершения развиваются процессы формирования новых дефектов (второй этап). Увеличение дефектности кристаллической структуры в итоге приводит к катастрофическому отказу. Эти процессы идентичны процессам, наблюдаемым при воздействии ионизирующего излучения, что является основанием для разработки новых методов ускоренных испытаний светодиодов.
2. Установленные коэффициенты повреждаемости определяются типом гетероструктуры и позволяют прогнозировать изменение мощности излучения светодиодов при эксплуатации путем анализа характеристик исходных диодов.
3. В условиях повышенной температуры происходит интенсификация диффузионных процессов на границе «омический контакт - полупроводник» и в объеме активного слоя гетероструктуры, приводящих к росту сопротивления омических контактов и формированию объемных каналов утечки тока параллельно p-n-переходу, что приводит к изменению формы прямой ветви ВАХ. Этот факт дает основание использовать динамику изменения прямой ветви ВАХ для оценки вероятности катастрофических отказов при эксплуатации.
4. Предварительное облучение светодиодов гамма квантами (быстрыми нейтронами) и последующий термический отжиг приводит к перестройке исходной дефектной структуры, в результате чего снижается интенсивность процессов деградации светодиодов и, как следствие, увеличивается их срок эксплуатации.
Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки цели и задач исследований и их обоснованностью; обеспечивается систематическим характером исследований, большим объемом
экспериментальных данных, применением проверенных методик измерений и общепринятых методов статистической обработки результатов измерений, воспроизводимостью полученных результатов, использованием
сертифицированного и аттестованного оборудования, а также внутренним единством и непротиворечивостью представленных данных и данных, полученных другими исследователями.
Апробация результатов работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных научных конференциях: II Всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Современное состояние и проблемы естественных наук» ( Юрга, 2015г.), VI, VII и IX Школа-конференция молодых атомщиков Сибири (Томск, 2015г., 2016г. и 2018г.), European Materials Research Society Spring Meeting (Лилль, Франция, 2016г.; Страсбург, Франция, 2017г. и 2018г.), International Symposium on Reliability of Optoelectronics for Systems (Отвок, Польша, 2016г.), XII Международная IEEE Сибирская конференция по управлению и связи (SIBCON) (Москва, 2016г.), VII Международная конференция «Семипалатинский испытательный полигон. Радиационное наследие и перспективы развития» (г. Курчатов, ВКО, Республика Казахстан, 2016г.), V и VI International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Томск, 2016г. и 2018г.), IX Международная научно-практическая конференция «Физико-технические проблемы в науке, промышленности и медицине» (Томск, 2017г.), Conference of Radiation Effects on Components and Systems (Женева, Швейцария, 2017г.), 27th European Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics (Бордо, Франция, 2017г.), VIII Международная конференция «Семипалатинский испытательный полигон: наследие и
перспективы развития научно-технического потенциала» (Курчатов, ВКО, Республика Казахстан, 2018г.).
Работа выполнялась при финансовой поддержке гранта Благотворительного Фонда культурных инициатив (Фонда Михаила Прохорова) для студентов старших курсов, аспирантов и молодых преподавателей «Академическая мобильность», 2017г.
Публикации. По теме работы опубликовано 34 работы: 11 - в журналах, входящих в перечень ВАК / индексируемых международными базами данных Scopus / Web of Science; глава в коллективной монографии; 22 публикации в материалах конференций.
Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования (совместно с научным руководителем); проведении экспериментальных исследований надежности и по влиянию предварительного облучения гамма-квантами и быстрыми нейтронами на стойкость светодиодов к воздействию эксплуатационных факторов с соавторами при непосредственном участии; обработке результатов экспериментов; формулировании выводов и положений, выносимых на защиту; написание статей совместно с соавторами при непосредственном участии; подготовке докладов и выступлениях на семинарах и конференциях.
Структура и объем и работы: диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии и 2 приложений. Общий объем диссертации составляет 130 страниц. Работа содержит 5 таблиц, 76 рисунков. Библиография включает 115 наименований.
1. В результате исследований воздействия эксплуатационных факторов на светодиоды, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGalnP, установлено, что процесс снижения мощности излучения характеризуется двумя этапами:
- на первом этапе снижение мощности обусловлено перестройкой исходной дефектной структуры;
- на втором этапе - введением новых дефектов под действием эксплуатационных факторов.
При этом коэффициент повреждаемости на первом этапе существенно превосходит аналогичный параметр на втором этапе.
2. Установленные закономерности изменения мощности излучения светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов по своему характеру проявления идентичны наблюдаемым при воздействии различных видов ионизирующего излучения: выделяются два характерных этапа.
3. Идентичность закономерностей снижения мощности излучения светодиодов при воздействии факторов длительной эксплуатации и при воздействии различных видов ионизирующего излучения позволяет прогнозировать значение коэффициентов повреждаемости при эксплуатации по результатам исследования стойкости их к воздействию быстрых нейтронов и гамма-квантов.
4. Развитию катастрофических отказов светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов предшествует рост температуры активной области вследствие увеличения сопротивления омических контактов и/или подключения объемных каналов утечки тока параллельно его активной области. Анализ формы прямой ветви ВАХ светодиодов позволяет прогнозировать вероятность появления катастрофических отказов при эксплуатации.
5. Предложена методика определения сопротивления омических контактов и объемных каналов утечки тока на основе анализа формы прямой ветви ВАХ.
6. Предварительное облучение гамма-квантами (быстрыми нейтронами)
можно использовать в технологии изготовления светодиодов для улучшения их эксплуатационных показателей. Дальнейшее
совершенствование эксплуатационных характеристик возможно при оптимизации уровней предварительного облучения и режимов токовой тренировки после предварительного облучения.
Представленные результаты исследований опубликованы в [97 - 115].
- на первом этапе снижение мощности обусловлено перестройкой исходной дефектной структуры;
- на втором этапе - введением новых дефектов под действием эксплуатационных факторов.
При этом коэффициент повреждаемости на первом этапе существенно превосходит аналогичный параметр на втором этапе.
2. Установленные закономерности изменения мощности излучения светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов по своему характеру проявления идентичны наблюдаемым при воздействии различных видов ионизирующего излучения: выделяются два характерных этапа.
3. Идентичность закономерностей снижения мощности излучения светодиодов при воздействии факторов длительной эксплуатации и при воздействии различных видов ионизирующего излучения позволяет прогнозировать значение коэффициентов повреждаемости при эксплуатации по результатам исследования стойкости их к воздействию быстрых нейтронов и гамма-квантов.
4. Развитию катастрофических отказов светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов предшествует рост температуры активной области вследствие увеличения сопротивления омических контактов и/или подключения объемных каналов утечки тока параллельно его активной области. Анализ формы прямой ветви ВАХ светодиодов позволяет прогнозировать вероятность появления катастрофических отказов при эксплуатации.
5. Предложена методика определения сопротивления омических контактов и объемных каналов утечки тока на основе анализа формы прямой ветви ВАХ.
6. Предварительное облучение гамма-квантами (быстрыми нейтронами)
можно использовать в технологии изготовления светодиодов для улучшения их эксплуатационных показателей. Дальнейшее
совершенствование эксплуатационных характеристик возможно при оптимизации уровней предварительного облучения и режимов токовой тренировки после предварительного облучения.
Представленные результаты исследований опубликованы в [97 - 115].