Особливості фізичних характеристик вихідних і опромінених електронами з енергією Е = 2 МеВ гомо- та гетероперехідних світлодіодів

Abstract

Дисертаційна робота присвячена дослідженню електрофізичних та оптичних характеристик вихідних та опромінених електронами з енергією E = 2 МеВ, гомоперехідних GaP, GaAsP, світлодіодів і гетероперехідних світлодіодів InGaN з квантовими ямами. У поданій роботі детально описано технологію опромінення зразків, приготування до експериментальних вимірювань, принципові схеми вимірювальних пристроїв, особливості низькотемпературних вимірювань, способи одержання потрібної інформації та методи опрацювання результатів. Приведені результати вимірювання вольт-амперних та електролюмінісцентних характеристик у межах 77 ^ 300 °К вихідних і опромінених електронами з енергією Е = 2 МеВ; Ф = 8,2 ■ 1016 см-2 світлодіодів GaP, InGaN/GaN. Проаналізовано особливості температурних залежностей інтенсивності свічення опромінених світлодіодів. Виявлено, що введення радіаційних дефектів у світлодіодів InGaN електронами і у-квантами Со60, Cs137 супроводжується падінням інтенсивності випромінювання і, відповідно, зменшенням квантового виходу внаслідок виникнення глибоких безвипромінювальних рівнів, причому ефективність дії Y- квантів Со60~у 1,5 рази вища, ніж у-квантів Cs137 Досліджувались світлодіоди, вирощені на основі твердих розчинів InxGa1-xN (х<0,1). Встановлено, що спектр випромінювання досліджуваних зразків при 300 °К складається з трьох смуг з Х1мах=370 нм (УФ), Х2мах=550 нм - (жовтої) та ^змах=770 нм - (червоної). Перша з них виникає внаслідок рекомбінаційних переходів у квантових ямах; дві інші - дефектного походження. Дуплетна структура максимуму випромінювання УФ - смуги при 77 °К - наслідок фононного повторення основної лінії випромінювання. Опромінення електронами супроводжується падінням інтенсивності свічення всіх трьох смуг; виникнення максимума Хмах=420 нм очевидно пов’язане із введенням радіаційних дефектів в область квантових ям. Опромінення електронами з Е = 2 МеВ світлодіодів InGaN/GaN приводить до падіння інтенсивності всіх трьох ліній у результаті введення безвипромінювальних рівнів як у активні області InGaN, так і у бар’єри GaN. На фоні загального зменшення інтенсивності рекомбінації виникає додатковий максимум з Хмах=470 нм, спричинений присутністю у зразку дефектів радіаційного походження.

The dissertation is devoted to the study of electrophysical and optical characteristics of the initial and irradiated with electrons with energy E = 2 MeV, homojunction GaP, GaAsP, LEDs and heterojunction InGaN LEDs with quantum wells. This paper describes in detail the technology of irradiation of samples, preparation for experimental measurements, schematic diagrams of measuring devices, features of low-temperature measurements, methods of obtaining the necessary information, and methods of processing the results. The results of measuring the current-voltage and electroluminescence characteristics in the range of 77 ^ 300 °K of the initial and irradiated electrons with energy E = 2 MeV; F = 8.2 - 1016 cm-2 of GaP, InGaN/GaN LEDs are presented. The peculiarities of the temperature dependence of the luminescence intensity of irradiated LEDs are analyzed. It has been found that the introduction of radiation defects in InGaN LEDs by electrons and у-quanta of Co60 and Cs137 is accompanied by a drop in radiation intensity and, accordingly, a decrease in quantum yield due to the appearance of deep radiation- free levels, with the efficiency of Co60 у-quanta being 1.5 times higher than that of Cs137 y-quanta. The LEDs grown on the basis of solid solutions of InxGa1-xN (x<0.1) were studied. It was found that the emission spectrum of the studied samples at 300 °C consists of three bands with Umax=370 nm (UV), ^2max=550 nm (yellow), and Umax=770 nm (red). The first of them arises as a result of recombination transitions in quantum wells; the other two are of defect origin. The doublet structure of the maximum emission of the UV band at 77 °C is a consequence of phonon repetition of the main emission line. The electron irradiation is accompanied by a drop in the luminescence intensity of all three bands; the appearance of the maximum Xmax=420 nm is obviously associated with the introduction of radiation defects into the quantum wells region. The irradiation of InGaN/GaN LEDs with electrons with E = 2 MeV leads to a drop in the intensity of all three lines as a result of the introduction of radiation-free levels in both the active regions of InGaN and the GaN barriers. Against the background of a general decrease in the recombination intensity, an additional maximum with Xmax=470 nm appears, caused by the presence of defects of radiation origin in the sample.