Безызлучательная рекомбинация

При переходе же к режиму генерации практически все излучение концентрируется в плоскости р — ft-перехода, распространяясь перпендикулярно отражающим граням. Кроме того, при / > /дор вследствие роста вероятности вынужденных оптических переходов увеличивается отношение вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации. Все это приводит к резкому росту мощности излучения и излому кривой зависимости от тока I при / = /пор (рис, 12.22). [c.343]

БЕЗЫЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ И ЗАХВАТ [c.319]

Безызлучательная рекомбинация 178 Бернулли уравнение 64, 65, 73 Бернштейна — Дайсона граница непрозрачности 404, 405 Биномиальный закон распределения 198 [c.543]

Неидеальность кристаллической решетки вблизи границы полупроводника приводит к большому числу локальных энергетических состояний в запрещенной зоне. В особенности это относится к гетероструктуре (см. гл. 9), так как в ней имеются неоднородности внутри кристалла. Эти неоднородности приводят к большому числу энергетических уровней, которые действуют как центры рекомбинации. Через эти энергетические состояния идет в основном безызлучательная рекомбинация, поэтому наличие поверхности или границ раздела может существенно снизить внутреннюю квантовую эффективность прибора. Так же, как и при рассмотрении рекомбинации в материале, можно рассматривать суммарную скорость рекомбинации носителей на поверх- [c.223]

Когда преобладает безызлучательная рекомбинация на ловушках Тб м-= с. [c.238]

В противоположность системам А "В рассогласование периодов решетки в гетероструктурах на основе соединений А В " не сказывается отрицательно ни на выращивании гетероструктур, ни на работе лазера. По-видимому, свободные поверхности или рассогласованные границы гетероперехода не приводят к легко измеримым концентрациям центров безызлучательной рекомбинации при рабочих температурах. Кроме того, как будет описано в гл. 6, на электропроводность соединений часто [c.73]

Особые механизмы безызлучательной релаксации имеют место в полупроводниках. Здесь переход электронов из зоны проводимости и переход дырок из валентной зоны осуществляются за счет электронно-дырочной рекомбинации на глубоких ловушках, т. е. рекомбинации свободных носителей одного типа со связанными носителями противоположного типа, В этом случае энергия взаимодействия обусловлена дальнодействующим электростатическим взаимодействием заряженных частиц и отбор излишней энергии осуш,ествляется одним из следующих двух механизмов 1) одним или более решеточным фононом [c.70]

Рассмотрим полосковый полупроводниковый ДГ-лазер. Пусть А — площадь полоски, d — толщина активной среды в направлении, перпендикулярном плоскости перехода. Обозначим скорость, с которой электроны (и дырки) инжектируются в единичный объем активного слоя, через Rp. Для вычисления этой скорости инжекции заметим вначале, что та часть инжектированных носителей, которые не рекомбинируют излучательно, испытывает безызлучательную электрон-дырочную рекомбинацию в основном на границах перехода. Следовательно, эту часть носителей можно рассматривать как если бы они вовсе не были инжектированы в активную область. Таким образом, нетрудно показать, что при данном токе / через переход Rp дается выражением [c.421]

Рекомбинация электронов и дырок в полупроводниках может вызываться несколькими независимыми конкурирующими процессами. Иногда удобно отдельно рассматривать непосредственные переходы зона—зона и переходы с промежуточными шагами. Более важны для нас различия между излучательными и безызлучательными процессами ре- [c.212]

Эффективность светодиода определяется прежде всего его внутренним квантовым выходом г в , представляющим собой отношение числа квантов, испускаемых при рекомбинации, к чилу инжектированных неосновных носителей. Если бы рекомбинация была только излучательной, то т в = 1. Однако наряду с излучательной рекомбинацией всегда протекает процесс безызлучательной рекомбинации. Поэтому в общем случае т] ,, < 1 и определяется следующим соотношением [c.331]

Из (12.26) следует, что для получения максимальной внутренней эффективности светодиода следует по возможности увеличить отношение вероятности излучательной рекомбинации к безызлуча-тельной. Безызлучательная рекомбинация, как правило, определяется в основном глубокими рекомбинационными центрами, излу-чательная же идет обычно в результате межзонных переходов (рис. 12.11, а), переходов из зоны проводимости на мелкие акцепторные уровни (рис. 12.11, 6) или с мелких донорных уровней в валентную зону (рис. 12.11, б). Вероятность безызлучательной рекомбинации можно уменьшить, очистив полупроводник от глубоких рекомбинационных центров. Сделать это очень трудно, так как сечение захвата носителей некоторыми примесными центрами, например медью, велико и требуется очень высокая степень очистки оттаких примесей. Поэтому качество светодиодов в значительной мере зависит от степени очистки исходных материалов и совершенства технологии изготовления диодов. [c.332]

В конструкции Барраса близость активного слоя к поглотителю тепла означает, что тепловое сопротивление мало и можно использовать высокие плотности тока без чрезмерного повышения температуры, которое может привести к трем э ектам меняется распределение излучения по длинам волн, падает внутренняя квантовая э ективность вследствие возрастания скорости безызлучательной рекомбинации, падает срок службы светоизлучающего диода. На рис. 8.11 показано, как за время одного импульса падает мощность излучения светоизлучающего диода вследствие роста температуры перехода. Уменьшение выходной мощности иа 50 % соответствует возрастанию температуры от комнатной до 90... 100° С. Вообще в приборах на основе GaAs и GaAlAs температура перехода не должна превышать 50. .. 1О0° С. [c.228]

Первый член правой части этого выражения соответствует диффузионному току /ц текущему через переход. Второй член /. представляет собой ток, возникающий при безызлучательной рекомбинации внутри обедненного слоя или на поверхности полупроводника. Действительно, для гетероструктуры GaAs/GaAlAs доминирует в начальной части [c.247]

В диоде на основе двойной гетероструктуры времена излучательной н безызлучательной рекомбинации в активном слое, имеющем толщину 0,5 мкм, составляют 10 и 30 нм соотвестственно, а скорость рекомбинации одинакова для обоих гетеропереходов и равна 10 м/с. Считая, что коэффициент рекомбинации для материала активного слоя г= 2x10-1 м /с, рассчитать а) концентрацию легирующей примеси в активном слое б) внутреннюю квантовую эффективность в) предельную частоту модуляции г) плотность тока, соответствующую выполнению условия сильной ннжекции. [c.264]

Процессы в объеме материала можно разделить на локальные и однородно распределенные по активной области. Первые известны как дефекты темных линий, которые появляются в областях с интенсивной безызлучательной рекомбинацией, обусловленной дислокациями. Они могут происходить от единичного де кта в дноде. Дефекты темных линий увеличивают порог и уменьшают выходную мощность, что приводит к быстрому выходу прибора из строя. Для устранения дефектов темных линий следует использовать высококачественные, свободные от дислокаций материалы подложки ( 10 дислокаций на квадратный миллиметр), а также по возможности считать механические напряжения в приборе. Необходимо аккуратно устанавливать прибор в головке, контакты припаивать специальным припоем с низкой температурой плавления (например, индием) и свести к минимуму механическое давление держателя. Кроме соблюдения этих предосторожностей приборы должны быть отобраны по видимым дефектам и подвергнуты достаточно длительному отжигу , выявляющему скрытые дефекты темных линий. [c.305]

Пороговый ток растет, а лазерная мощность при постоянном токе падает в течение работы и независимо от образования дефектов темных линий. Это наблюдается как в лазерном режиме, так н в светодиодном, причем скорость процесса зависит от плотности тока и температуры в соответствии с юрмулами (9.3.2) и (9.3.3). Можно предположить, что энергия, высвобождающаяся при безызлучательной рекомбинации носителей, увеличивает число точечных дефектов в кристалле, которые действуют как ловушечные уровни. В результате увеличивается скорость безызлучательной рекомбинации (уменьшение Тб) и, как следствие, снижается внутренняя эффективность. Скорость создания таких ловушек зависит от энергии активации бд и температуры [c.305]

Установлены некоторые механизмы катастрофической и постепенной деградации. При плотности выходной мощности свыше 10 кВт/мм происходит разрушение выходных граней. Дефекты темных линий могут быть исключены, если не допускать дефектов или механических напряжений в лазерном образце. Механизм постепенной деградации в лазерах так же, как и в светодиодах, связан с уменьшением времени безызлучательной рекомбинации Xg. Безызлучательная рекомбинация может приводить к появлению точечных дефектов. Срок службы связан с энергией активации е , которая возрастает при переходе к длинноволновому излучению и ехр (— nJkT). [c.308]

Свойства бинарных соединений А В и их распространение на тройные кристаллические твердые растворы для гетеролазеров приведены в 7. Эти материалы находятся на более ранней стадии исследования по сравнению с соединениями А В . Рассчитанные значения ширины запрещенной зоны и экспериментальные данные для Pbi jiSn Te и Pbi j(Sn Se показывают, что ширина запрещенной зоны уменьшается при увеличении х от нуля и уменьшении х от единицы, следовательно, она проходит через нуль в области составов тройного твердого раствора. Это замечательное свойство позволяет создать гетеролазеры, излучающие в далекой инфракрасной области. Другая особенность этих соединений заключается в том, что изменение Eg с температурой противоположно изменению, наблюдаемому в соединениях А В . В отличие от гетероструктур на основе соединений А В несовпадение периодов решетки здесь, по всей видимости, не создает проблем ни при эпитаксиальном наращивании, ни в отношении образования центров безызлучательной рекомбинации. Вместо этой проблемы, однако, возникает другая. Вакансии, равновесные при температуре роста, остаются в решетке при охлаждении кристалла и оказывают влияние на проводимость кристалла при температурах, являющихся рабочими для лазеров на основе соединений А В . [c.11]

На первых этапах работа с РОС-лазерами была ограничена температурами около 77 К. При изготовлении гофра прямо на активном слое ДГС-лазера уменьшался выход излучательной рекомбинации вследствие безызлучательной рекомбинации на границах. Это препятствовало получению генерации при комнатной температуре. Для разделения гофрированной области н активного слоя был использован ДГС-РО-лазер, что позволило получить РОС-лазер, работающий при комнатной температуре [214—216, 218]. Рейнхарту и др. [219] также удалось отделить активный слой от области гофра. Они использовали лазер со связью через сужение [220], в котором гофр был нанесен на пассивный волновод, и получили генерацию при комнатной температуре в лазере с брэгговским зеркалом. Лазер, связанный через сужение с брэгговским зеркалом, схематически показан на рис. 7.12.7. Активный слой на п-ОаАз заштрихован. Окно в слое Р-А1о,БСао.БА8 было сделано селективным травлением или сужающийся слой был выращен участками таким же способом, который использовался для выращивания сужающегося активного слоя. На слое Л -А1о,1БОао,85А8 была сделана решетка, работающая в третьем порядке. Импульсы тока прикладывались к части А. Через часть В ток не пропускался и она служила для поглощения лазерного излучения. Значение порога при комнатной температуре было 5 кА/см , а спектральная ширина доминирующей моды составляла 0,2 А. Как показано на рис. 7.12.8, брэгговские зеркала использовались и на обоих концах ДГС-лазера. Здесь использовались решетки, работающие [c.307]

Возможно, что самое важное наблюдение, приведшее к достижению непрерывного режима работы лазеров при комнатной температуре и выше на протяжении длительных периодов времени, сделали Делош и др. [16]. Они выявили основной механизм деградации полосковых ДГС-лазеров на GaAs — Al Gat ,rAs, заключающийся в неоднородных изменениях, происходящих внутри лазерного резонатора. Ранее исследования деградации основывались на измерении мощностных и токовых характеристик [17—19] гомолазеров, обычно работающих в импульсном режиме. Первоначальные исследования показали, что деградация влечет за собой образование центров безызлучательной рекомбинации и что она быстрее развивается в структурах, сделанных из материала с большей плотностью дислокаций и преципитатов [19]. [c.328]

Вполне возможно взять за основу по существу те же самые экспериментальные факты и построить другую модель переползания ДТЛ. Вакансионное переползание в модели Петроффа и Кимерлинга [35] обусловлено поглощением междоузельных точечных дефектов, реакция которых усиливается рекомбинацией. О Хара и др. [43] высказали предположение, что вакансионное переползание происходит вследствие испускания пар вакансий на дислокации, что в свою очередь вызвано реакцией, которую усиливает безызлучательная рекомбинация. Как показывают эти две модели, существуют значительные расхождения в описании дефектов темных линий. [c.335]

Примеры возможных значений постоянной связи для ОГС-и ДГС-лазеров с РОС даны Стрейфером и др, [102]. На рис. 2.10.5, а изображена гофрированная граница раздела в ДГС-лазере. Было показано, однако, что безызлучательная рекомбинация инжектированных носителей на гофрированной границе между активной областью и прнлегаюш нм к ней слоем AIxGai- As делает недостижимыми в таких лазерах низкие по- [c.127]

Выделение энергии при межзонной рекомбинации может происходить или в форме кванта света hv, или в виде тепла (фононов). В первом случае рекомбинацию называют излунательной, во втором случае — безызлучательной. Как показывает расчет и эксперимент, межзонная излучательная рекомбинация может иметь существенное значение для полупроводников с узкой запрещенной зоной при относительно высоких температурах (комнатной и выше). Для полупроводников же с широкой запрещенной зоной основным механизмом, ответственным за рекомбинацию, является безызлуча-тельная рекомбинация через примесные уровни. Однако при некоторых условиях и в таких полупроводниках можно достичь относительно высокого уровня излучательной рекомбинации. Как видно из (6.47) и (6.50), этому способствует, в частности, повышение концентрации избыточных носителей в полупроводнике и увеличение степени его легирования. [c.175]

Переходы электронов из зоны проводимости в валентную зону сопровождаются выделением энергии has л Eg. У многих полупроводников такой процесс рекомбинации электронно-дырочных пар носнт преимущественно безызлучательный характер выделяющаяся энергия отдается решетке и в конечном счете превращается в тепло. Однако у таких полупроводников, как GaAs, GaP, InSb, Si и др., рекомбинация может быть в значительной мере иэлучапгель-ной энергия при рекомбинации выделяется в форме квантов света — фотонов. [c.331]

В случае когда газ заключен в цилиндрическую трубку и ток разряда протекает вдоль этой трубки, радиальную зависимость плотности тока J можно найти аналитически [17, 18]. Как для лазеров на нейтральных атомах, так и для ионных газовых лазеров можно считать, что электрон-ионная рекомбинация происходит только на стенках. Безызлучательная ион-электронная рекомбинация (А,- + е) действительно не может происходить в объеме разряда, поскольку в таком процессе невозможно сохранение как полного момента, так и энергии частиц. Например, в лобовых столкновениях скорость V рекомбинировавшего атома дается простым выражением (полученным из условия сохранения импульса) v= (miVi- -m.2V2)/(т[ + т.2), где rrii (i=l, 2) — массы, а — скорости электрона и иона до столкновения. Для данных значений и Ог скорость v определяется однозначно. Следовательно, кинетическая энергия (mi + m2)y 2 также определена и в общем случае не равна сумме исходной кинетической энергии частиц и энергии рекомбинации. Однако излучательная ион-электронная рекомбинация является маловероятным процессом, поскольку для осуществления этого процесса избыточная энергия рекомбинации должна быть удалена в течение короткого времени столкновения. Трехчастичный же процесс e- Ai + M, в котором избыточная энергия передается третьему партнеру М, также маловероятен при используемых давлениях газа (несколько мм рт. ст.). [c.148]

На основе полученных данных о рекомбинационном свечении щелочно-галоидных кристаллофосфоров казалось вполне естественным предположение о том, что в результате возбуждения происходит ионизация самих центров свечения. При этом мыслилось, что в случае селективного поглощения света самим активатором возбуждающий свет производит фотоионизацию центров свечения непосредственно. В случае же поглощения света основным веществом решетки ионизация центров свечения происходит в результате захвата положительных дырок ионами активатора. Излучение фосфора гриписыва-лось последующему процессу рекомбинации электронов с ионизованными центрами свечения. Для объяснения идентичности спектров флуоресценции и фосфоресценции пришлось ввести дополнительную гипотезу о двухстадийности этого процесса предполагалось, что сначала электрон безызлучательно переходит на уровень возбуждения ионизованного центра, после чего лишь переходит на основной уровень с испусканием света. [c.240]

Обычно в процессе рекомби-национного излучения участвуют примесные (мелкие и глубокие) — уровни. Рекомбинация с участием двух мелких примесных уровней, когда захват электрона и дырки на локальные уровни происхо- > дит безызлучательно (переходы 7 и 2), а рекомбинация (переход 3) излучательпо, иллюстри- [c.89]

Для импульсов наносекундной и большей длительности, действующих на полупроводник, становится необходимым учет межзонной рекомбинации, а также диффузии носителей. При высоких концентрациях неравновесных носителей доминирует безызлучательная оже-рекомбинация, в процессе которой электрон и дырка, рекомбинируя, отдают свою энергию третьему носителю, оказавшемуся вблизи рекомбинирующей пары (рис. 2.28). Скорость оже-рекомбинации задается выражением/ = Сп1, где С = onst (например, для кремния С = 4 10" см /с), поскольку этот процесс является трехчастичным , т.е. в каждом элементарном акте одновременно участвуют три свободных носителя. Кстати, оже-реком-бинация фотовозбужденных носителей представляет собой один из примеров нелинейной (зависящей от интенсивности возбуждения) релаксации в сильно возбужденной электронно-дырочной подсистеме кристалла. [c.146]

На рис. 8.1 схематически изображены несколько процессов рекомбинации. Наибольший интерес для нас представляет прямой зона — зонный излучательный переход (рис. 8.1, а). Основные конкурирующие безызлучательные переходы идут через глубоко лежащие в запрещенной зоне ловушечные уровни (рис. 8.1, в, г). Причиной появления этих ловушечных уровней могут быть примесные атомы, такие как золото или кремний, дислокации или другие дефекты кристаллической решетки, которые в большом количестве встречаются на поверхности полупроводника. Процессы рекомбинации зависят от расстояния до поверхности, макроскопических дефектов материала, нарушения непрерывности кристаллической структуры. [c.213]

Такие полупроводники, как кремний, германий и фосфид галлия— это непрямозонные полупроводники. В общих чертах это означает, что электрон, находящийся вблнзн дна зоны проводимости, имеет импульс, отличающийся от нмпульса электрона, находящегося вблизи потолка валентной зоны. Это иллюстрируется рис. 8.6, а, из которого видно, что в этом случае зона — зонный переход возможен только при условии компенсации различия импульсов . Это может происходить, если при рекомбинации излучается нон высокой энергии. В таком процессе удается устранить избыточный момент, однако при этом поглощается и энергия рекомбинации до 0,5 эВ. Еще более серьезной оказывается необходимость одновременности этих двух событий фож-дение фотона и фонона), что приводит к снижению вероятности такого рекомбинационного перехода. В результате безызлучательные про- [c.218]

Примесные атомы, а также дислокации и другие дефекты кристаллической решетки, способствуют росту безызлучательной доли рекомбинации. В результате т), изменяется обратно пропорционально концентрации этих ловушек Л/д. Ловушечные уровни локализуются вблизи середины запрещенной зоны. Если безызлучательное время жизни носителей определяется наличием ловушек, то его по порядку ве-чичины можно оценить [c.222]

Ток, инжектируемый в N-p-P двойную гетероструктуру, модулируется сигналом с частотой ш, т. е. плотность тока У — Уо -f ехр / се/. Предполагается а) ток утечки и дырочный ток пренебрежимо малы б) постоянные времени излучательной и безызлучательной реко.чбинации в активном р-слое есть-т и Тб соответственно в) скорость рекомбинации в каждом гетеропереходе s г) толщина активного слоя d. Показать, что модулированная оптическая мощность [c.263]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...