Светоизлучающие AlGaAs/GaAs-диоды на основе InGaAs скомпенсированных квантовых ям с минимизированными внутренними потерями на поглощение излучения 940 нм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Разработаны ИК-светоизлучающие диоды на основе InGaAs/AlGaAs множественных квантовых ям и AlxGa1–xAsyP1–y-слоев, компенсирующих напряжения в активной области. Исследованы оптические потери на поглощение генерируемого активной областью излучения (λ = 940 нм) при различном уровне легирования подложек n-GaAs. Показано, что уменьшение уровня донорного легирования с 4 × 1018 до 5 × 1017 см–3 дает прирост квантовой эффективности светодиодов ~ 30%. Разработана технология, позволяющая полностью нивелировать оптические потери на поглощение при выводе излучения. Путем удаления подложки и переноса структуры прибора на подложку-носитель с формированием тыльного металлического отражателя созданы светодиоды, демонстрирующие двукратное повышение внешней квантовой эффективности и КПД (~40%) по сравнению с технологией вывода излучения через подложку n-GaAs.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. А. Салий

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Малевская

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Малевский

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. А. Минтаиров

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. М. Надточий

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. А. Калюжный

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: r.saliy@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Vasilopoulou M., Fakharuddin A., Pelayo García de Arquer F. et al. // Nat. Photon. 2021. V. 15. P. 656. https://doi.org/10.1038/s41566-021-00855-2
  2. Lee H.-J., Park G.-H., So J.-S. et al. // Infrared Phys. Technol. 2021. V. 118. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2021.103879
  3. Entropa A.G., Vasenev A. // Energy Proc. 2017. V. 132. P. 63. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.09.636
  4. Kitabayashi H., Ishihara K., Kawabata Y. et al. // SEI Tech. Rev. 2010. V. 72. P. 71.
  5. Infrared Illumination for Time-of-Flight Applications. 2008. https://lumileds.com/wp-content/uploads/files/WP35.pdf
  6. Kim D.K., Lee H.J., Won-Chan An. et al. // J. Korean Phys. Soc. 2018. V. 72. № 9. P. 1020. https://doi.org/10.3938/jkps.72.1020
  7. Lin Hl., Zeng Xh., Shi Sm. et al. // Optoelectron. Lett. 2019. V. 15. № 2. P. 113. https://doi.org/10.1007/s11801-019-8113-6
  8. Peng Bai P., Zhang Y., Wang T. et al. // Semicond. Sci. Technol. 2020. V. 35. № 3. P. 035021. https://doi.org/10.1088/1361-6641/ab6dbf
  9. Shubert E.F. Light-Emitting Diodes (second edition). Cambridge University Press, 2006. https://doi.org/10.1017/CBO9780511790546
  10. Малевская А.В., Калюжный Н.А., Малевский Д.А. и др. // Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55. № 8. С. 699. https://doi.org/10.21883/FTP.2021.08.51143.9665
  11. Kim S.-D., Lee H., Harris J.S.J. // Electrochem. Soc. 1995. V. 142. № 5. P. 1667. https://doi.org/10.1149/1.2048636
  12. Yu Y., Qin X., Huang B. et al. // Vacuum. 2003. V. 69. P. 489. https://doi.org/10.1016/S0042-207X(02)00560-2
  13. Kim D.-K., Lee H.-J. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2018. V. 18. № 3. P. 2014. https://doi.org/10.1166/jnn.2018.14952
  14. Xu D.P., D’Souza M., Shin J.C. et al. // J. Cryst. Growth. 2008. V. 310. P. 2370. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2007.11.218
  15. Moss T.S., Burrell G.J., Ellis B. Semiconductor Opto-Electronic. Butterworth & Co. Ltd, 1973. https://doi.org/10.1016/C2013-0-04197-7
  16. Pankove J.I. Optical processes in semiconductors. Prentice-Hall. Inc., 1971.
  17. Urbach F. // Phys. Rev. 1953. V. 92. P. 1324. https://doi.org/10.1103/PhysRev.92.1324
  18. Casey H.C., Sell D.D., Wecht K.W. // J. Appl. Phys. 1975. V. 46. № 1. P. 250. https://doi.org/10.1063/1.321330
  19. Гуревич С.А., Федорович А.Е., Федоров А.В. // Физика и техника полупроводников. 1991. Т. 5. С. 769.
  20. Abroug S., Saadallah F., Yacoubi N. // Eur. Phys. J. Spec. Top. 2008. V. 153. P. 29. https://doi.org/10.1140/epjst/e2008-00386-7
  21. Малевская А.В., Калюжный Н.А., Малевский Д.А. и др. // Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55. № 7. С. 614. https://doi.org/10.21883/FTP.2021.07.51028.9646
  22. Ahn S.-C., Lee B.-T., An W.-C. et al. // J. Korean Phys. Soc. 2016. V. 69. № 1. P. 91. https://doi.org/10.3938/jkps.69.91
  23. Малевская А.В., Калюжный Н.А., Минтаиров С.А. и др. // Физика и техника полупроводников. 2021. Т. 55. № 12. С. 1218. https://doi.org/10.21883/FTP.2021.12.51709.9711
  24. Tzou A.-J., Lin B.-Ch., Lee Ch.-Y. et al. // J. Photon. Energy. 2015. V. 5. P. 057604–14. https://doi.org/10.1117/1.JPE.5.057604
  25. Малевская А.В., Калюжный Н.А., Солдатенков Ф.Ю. и др. // ЖТФ. 2023. Т. 93. № 1. С. 170. https://doi.org/10.21883/JTF.2023.01.54078.166-22
  26. Bailey C.G., Hubbard S.M., Forbes D.V. et al. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. № 20. P. 203110. https://doi.org/10.1063/1.3264967
  27. Van de Walle C.G. // Phys. Rev. 1989. V. 39. № 3. P. 1871. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.1871
  28. Rudinsky M.E., Karpov S. Yu., Lipsanen H. et al. // Mat. Phys. Mechanics. 2015. V. 24. № 3. P. 278. https://doi.org/10.1134/S1063782613090054
  29. Redaelli L., Mukhtarova A., Valdueza-Felip S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 105. № 13. P. 131105. https://doi.org/10.1063/1.4896679
  30. Ekins-Daukes N.J., Kawaguchi K., Zhang J. // Cryst. Growth Des. 2002. V. 2. № 4. P. 287. https://doi.org/10.1021/cg025502y
  31. An W.-C., Kim H.-G., Kwac L.-K. et al. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2019. V. 19. P. 2224. https://doi.org/10.1166/jnn.2019.15974
  32. Cho J., Schubert E.F., Kim J.K. // Laser Photon. Rev. 2013. V. 7. № 3. P. 408. https://doi.org/10.1002/lpor.201200025
  33. Fu H., Zhao Y. Nitride Semiconductor Light-Emitting Diodes (LEDs) (Second Edition). Elsevier Ltd, 2018. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-101942-9.00009-5

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гетероструктуры для изготовления СИД по стандартной постростовой технологии: прямого роста (а), с использованием технологии переноса на подложку-носитель – обратного роста (б).

Скачать (209KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Последовательность постростовых операций при изготовлении инвертированных СИД на основе гетероструктур обратного роста с технологиями их переноса на подложку-носитель и нанесения тыльного металлического отражателя.

Скачать (216KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры ФЛ для гетероструктур 850R (1) и 940R (2) при комнатной температуре.

Скачать (86KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость максимума IPL от толщины компенсирующего слоя в серии образцов In0.17GaAs/Al0.25GaAsP0.04 МКЯ (серия образцов 940SB1).

Скачать (50KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры ФЛ при комнатной температуре для гетероструктур с МКЯ: 1 – 940R, 2 – 940SB1, 3 – 940SB2, 4 – 940SB3A, 5 – 940SB3B; на вставке – зависимость максимума IPL при комнатной температуре от произведения da/a на толщину слоев.

Скачать (177KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Токовые зависимости внешней квантовой эффективности (а), энергоэффективности (б), выходной оптической мощности для СИД на подложке с уровнем легирования 4 × 1018 см–3 (HDS-led), 5 × 1017 см–3 (LDS-led) и для СИД, изготовленного с использованием технологии переноса на подложку-носитель (TSC-led) (в).

Скачать (243KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024