автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Исследование и разработка методов повышения качества, надежности и радиационной стойкости светодиодных модулей

ВИНОГРАДОВ Владимир Сергеевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА, НАДЕЖНОСТИ И РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДНЫХ МОДУЛЕЙ

Специальность: 05.11.14 - Технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

7 ДПР 2011

Москва, 2011 г.

4842122

Работа выполнена на кафедре «Инновационные технологии в приборостроении, микро- и оптоэлектронике» Московского государственного университета приборостроения и информатики и на предприятии ЗАО «ПОЛА+»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Рыжиков Игорь Вениаминович

доктор технических наук, профессор Гуляев Александр Михайлович

кандидат технических наук Абрамов Владимир Семенович

ОАО «Оптрон» (г. Москва)

Защита состоится «24» марта 2011 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д.212.119.01 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, г. Москва, ул. Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета приборостроения и информатики.

Автореферат разослан « 22» февраля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность

В настоящее время мы являемся свидетелями научно-промышленной революции в области оптоэлектроники и светотехники — массовой замены традиционных источников освещения: ламп накаливания, электролюминесцентных ламп и др. полупроводниковыми аналогами, которые отличаются высокой эффективностью, надежностью, экономичностью, экологической безопасностью и большим сроком безотказной работы (свыше 100 ООО часов).

Весьма актуальной является разработка и организация производства не дискретных светодиодов, а светодиодных модулей. Технология должна быть гибкой (ГАЛ и ГАП), легко перестраиваемой в течение 1-2 месяцев на выпуск широкой номенклатуры изделий по требованию заказчика.

Технология должна обеспечивать выпуск светоизлучающих приборов двойного назначения: гражданского и спецприменения (в космической и бортовой аппаратуре, а также ядерной электронике).

Актуальной представляется задача оценки надежности разрабатываемых изделий путем проведения механических, климатических и испытаний на длительную наработку.

Светодиодные модули, применяемые в спецаппаратуре, должны соответствовать определенной группе стойкости. Поэтому актуальной задачей является проведение испытаний по воздействию нейтронного, электронного и гамма облучения на электрические и светотехнические параметры и характеристики.

Востребованность надежных и устойчивых к спецвоздействию светодиодных модулей с новыми функциональными характеристиками и определяет актуальность данной работы.

Исследования проводились в рамках программы фундаментальных исследований Отделения информационных технологий и вычислительных систем (ОИТВС РАН).

1.2. Цель работы и задачи исследования

Целью работы является совершенствование основных операций универсальной сЫр-оп-Ьоаг(1 технологии создания эффективных, мощных, экологически чистых источников освещения нескольких типономиналов гражданского и спецприменения, излучающих в телесном угле от 3° до 4л-стерадиан, оценка надежности и радиационной стойкости модулей.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ основных методов получения источников освещения белого цвета;

сформулировать условия использования в chip-on-board (чип на плоскости) технологии AlInGaP и AlInGaN гетер о структур на подложках из сапфира, фосфида галлия, карбида кремния, медного сплава с одной и множественными (4-5) квантовыми ямами различных ведущих отечественных и зарубежных производителей;

для изготовления источников освещения белого цвета теплых и холодных тонов с цветовой температурой 3000-6000К с повышенной временной и радиационной стабильностью исследовать фотолюминофоры на основе алюмо-иттриевого граната (YAG) с различным соотношением компонент (иттрия и гадолиния, алюминия и галлия) и оптимальным содержанием активаторов — редкоземельных элементов;

провести анализ свойств различных типов многослойных печатных плат с целью обоснования выбора платы на алюминиевом основании повышенной теплопроводности (за счет диэлектрика) с тонким подслоем меди, обладающей минимальным «послесвечением» после нейтронного облучения (для светодиодных модулей гражданского и специального применения);

разработать усовершенствованную математическую модель AlInGaP и AlInGaN гетероструктур, содержащих одну или несколько квантовых ям, один или два гетероперехода и компенсированный слой и определить на основе данной модели люмен-амперные характеристики для основных участков вольт-амперной характеристики;

разработать методики проведения механических, климатических испытаний и испытаний на длительную наработку и оценить надежность свето-диодов и светодиодных модулей по результатам испытаний; оценить цветовую стабильность светодиодов и модулей при испытаниях на длительную наработку;

определить радиационную стойкость светодиодов и модулей по результатам исследования влияния проникающей радиации (нейтронов, электронов и гамма квантов) на электрические и светотехнические характеристики светодиодов с красным, зеленым, синим и «белым» цветом свечения.

1.3. Научная новизна:

исследование распределения концентрации заряженных центров в активной области показало, что AlInGaP и AlInGaN гетеропереходы имеют р-п*(р )-р-структуру (с высокоомной п*-областью), независимо от того с одной квантовой ямой создавались гетероструктуры или с множественными (4-5) квантовыми ямами;

основным механизмом переноса электрического тока и возбуждения электролюминесценции в исследованных гетероструктурах является двойная инжекция, а экспериментальные вольт-амперные характеристики

4

(ВАХ) как до, так и после облучения находят естественное объяснение в рамках диффузионных и(или) дрейфовых теорий двойной инжекции Холла, Клайнмена, Рашба-Толпыго, Параментера-Руппеля, Ламперта-Роуза и др. исследователей;

• используя усовершенствованную в данной работе математическую модель р-п -n-гетероструктуры, получены аналитические зависимости силы света от тока, напряжения и электрофизических параметров материала оптически активной области для основных участков ВАХ;

• произведена оценка константы снижения силы света (тоКх), являющейся количественным критерием радиационной стойкости, на основе анализа изменения вольт-люмен-амперных характеристик при облучении нейтронами, электронами и гамма квантами гетероструктур на основе AlInGaP и AlInGaN и СД всех основных цветов, включая «белый»;

• выявлены основные причины цветовой нестабильности «белых» СД и модулей при испытаниях на длительную наработку.

1.4. Практическая значимость работы:

• результаты исследования совместно с сотрудниками ЗАО «ПОЛА+» реализованы при разработке ряда конструкций источников освещения различного назначения: полупроводникового аналога лампы накаливания, люминесцентной лампы, светодиодного модуля 5x3R, модуля 3x4xR LED, 3x6xR Mon и др.;

• проведенные механические, климатические и испытания на длительную наработку разработанных модулей позволили внести существенные коррективы в технологический процесс и техническую документацию;

• исследования радиационной деградации изучаемых устройств показали высокую радиационную стойкость модулей, что является основой при использовании их не только в гражданской, но и специальной аппаратуре.

1.5. Реализация и внедрение результатов работы

Разработанный технологический процесс и конструкции новых источников освещения нашли практическое применение и внедрены в ОАО «Оптрон», ЗАО «ПОЛА+».

Данные по надежности и радиационной стойкости использованы в конструкторской документации и ТУ на выпускаемые модули.

1.6. Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Инновационные технологии в науке, технике и образовании»: Кемер (Турция) - 16-23 октября 2007 г., Хаммамет (Тунис) - 12-19 октября 2008 г., Таба (Египет) - 14-21 ноября

2009 г.

1.7. На защиту выносятся следующие положения:

• для легирования УАв-люминофоров, применяемых в источниках белого света, использовался церий (Се). Добавка празеодима (Рг) приводила к получению белого света теплых тонов. Добавка гадолиния (вс!) приводит к сдвигу спектра в длинноволновую сторону, а добавка галлия (Оа) вызывает сдвиг в противоположном направлении и способствует улучшению временной стабильности;

• необходимым условием получения однородного белого свечения без его дифракционного разложения на синюю и желтую составляющие являлось введение третьего компонента в состав полимерной композиции оптического рассеивателя из неорганических материалов с высоким коэффициентом отражения (8Ю2, ТЮ2, £г02) при соотношении удельных поверхностей зерен фотолюминофора и оптического рассеивателя, как 4-103 см2 /грамм : 100-Ю3 см2/грамм.

• замена сапфира, на котором выращены гетероструктуры, на подложки из медного сплава позволяет создать эффективный способа отвода тепла. Гетероструктуры на медном основании без дополнительного теплоотвода могут работать при токе до 0,7 А и температуре 100°С. Наличие дополнительного теплоотвода позволяет увеличить прямой ток до 1,5 А, а температуру до110°С.

• применение «сетчатых» омических контактов и микролинз позволяет увеличить эффективность вывода света почти в два раза;

1.8. Публикации

Основные научные результаты отражены в 9 публикациях, из них 4 в изданиях, рекомендованных ВАК. Результаты содержатся также в 4-х научно-технических отчетах по проектам, выполненным в рамках программы фундаментальных исследований Отделения информационных технологий и вычислительных систем (ОИТВС РАН) за 2007-2010 гг. (ссылки даны в диссертации).

1.9. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, приложений. Основная часть диссертации изложена на 113 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 14 таблиц и 4 фотографии, а также имеет 3 приложения, изложенных на 23 страницах машинописного текста.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи исследования, научная новизна и практическая

значимость работы. Представлены сведения об апробации и о реализации результатов работы, а также основные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведено сравнение различных типов источников освещения по базовым характеристикам. Показано, что по всем основным параметрам (кроме цены) они превосходят лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Во второй главе проанализированы преимущества и недостатки основных методов получения источников освещения белого цвета: RGB и путем смешивания синего (УФ) излучения InGaN гетероструктуры и желто-зеленой полосы ФЛ люминофора на основе алюмо-иттриевого граната.

Используя принцип дополнительных цветов Ньютона и результаты колориметрического расчета были оценены значения длины волны желтой ФЛ X = 0,573-0,575 нм и координатами цветности X = 0,52, Y = 0,47.

Используемый в данной работе разработанный ОАО «Платан» (г. Фрязи-но) алюмо-иттриевый гранат (YAG) имел следующую химическую формулу: (Y,.xGdx)3(Al1.YGaY)5012.

В качестве оптически активных добавок применялись редкоземельные элементы (РЗЭ), их оксиды и другие соединения.

На основе приведенного колориметрического расчета были сформулированы основные требования, которым должен удовлетворять желтый люминофор. Равномерное по составу и толщине полимерное покрытие гетероструктуры создавалось применением принципиально нового метода дозированного введения компаунда.

Для возбуждения желто-зеленой полосы ФЛ алюмо-иттриевого граната и получения белого излучения смешиванием этой полосы с синим или УФ излучением использовались InGaN//GaN гетероструктуры фирмы SemiLEDs.

Необходимым условием получения большого световыхода путем увеличения тока является создание эффективного способа отвода тепла. Гетероструктуры, выращенные на подложке из карбида кремния фирмой Cree не обладают оптимальными параметрами и довольно дороги. Для гетероструктур, выращенных на сапфире, вследствие низкой теплопроводности последнего, необходим монтаж с перевернутым кристаллом (флип-чип). Однако, этот способ более трудоемкий, дорогой и не может быть использован в chip-on-board технологии.

Поэтому нами были использованы гетероструктуры, выращенные на сапфировых подложках. Затем последние стравливались и заменялись подложками из медного сплава, которые по теплопроводности и низкой стоимости превосходили подложки из карбида кремния.

Поперечное сечение и вид сверху гетероструктуры на медном основании приведены на рис. 1.

Для получения равномерного по площади тока и почти полного вывода излучения через лицевую поверхность кристалла применялись «сетчатые» омические контакты (рис. 16) и путем травления на поверхности изготавливались микролинзы (рис. 1в). Для увеличения эффективности почти в два раза между кристаллами нитрида галлия и медным основанием формировалось светоотражающее покрытие.

Гетероструктуры на медном основании без дополнительного теплоотвода могут работать при токе до 0,7 А и температуре 100°С. Наличие дополнительного теплоотвода позволяет увеличить прямой ток до 1,5 А, а температуру до 110°С.

Виа ! сбоку >

гсМ4«н«к .-Я!'»*

п&МСгЫ расти,***

■йЧ'.'.л« мам <МКН>

ОТ* АГЫЙА

(а)

ЬтОаАШ

. Луцюв» т нет«« гагя«е* . ЙбЙИИО» «->ф>*Г Ах

Рис. 1. Поперечное сечение (а), вид сверху (б) и микролинзы (в) на лицевой поверхности чипа на медной подложке

В качестве элементной базы для создания источников освещения 1ЮВ-методом использовались эффективные гетероструктуры, излучающие в красной (Я), зеленой (в) и синей (В) области спектра.

В источниках освещения, использующих смешивание излучения гетероструктуры и алюмо-иттриевого люминофора, применялись структуры с синим и УФ излучением с одной и множественными квантовыми ямами.

Профили распределения заряженных центров в гетероструктурах АПпОаМ и АПпОаР, излучающих в красной (Я), зеленой (О! и С2) и синей (В) областях спектра, до и после облучения нейтронами с энергией 2,65 МэВ и флуенсом 1015 н/см~ представлены на графиках рис. 2.

Состав полупроводника и содержание заряженных центров в структурах

8

02, представляющих собой фрагменты сверхрешетки, изменялись синхронно. Минимальная концентрация примесей наблюдалась в квантовых ямах, а максимальная - в барьерах.

Ширина квантовых ям и барьеров составляла 20-30 А, а компенсированного слоя АПпСаР гетероструктур 160 (Л), возрастая на 25-30% после облучения нейтронами с флуенсом 1015 н/см" (см. ниже).

N,1,

СМ"3

1013

10"

10'6

О 0.025 0,60 0.075 0.1 0.2 0,3 Z.M т

Рис. 2. Распределение концентрации заряженных центров в R, Gl. G2 и В

р-п -n-гетероструктурах до и после облучения нейтронами (Ф = 1015 н/см2)

У AlInGaN гетероструктур ширина компенсированного слоя составляла 70-80 нМ (Gl и В) и 20 нМ (G2) и не менялась при облучении. Проводимость легированных слоев в AlInGaN гетероструктурах практически не менялась при облучении, а в AlInGaP - снижалась.

Сила света в гетероструктурах с множественными квантовыми ямами в среднем была на 25-30% выше, а прямое падение ниже, чем в структурах с одиночными квантовыми ямами.

В процессе разработки дискретных мощных космоцветных и «белых» СД в ЗАО «ПОЛА+» был использован новый подход, который заключался в качественно ином использовании дисперсной среды.

Последняя дозировано и с равномерным распределением вводилась в полость в основании линзы и для обеспечения такого введения в подложке предусмотрено два отверстия - одно входное, другое выходное.

Для обеспечения максимальной равномерности излучения использовались рассеивающие частицы размером от 4 до 10 мкм. Введение в иммерсионную среду частиц люминофора такого же размера позволяет получить «белые» СДУ.

С целью увеличения угла сбора излучения от отдельного светоизлучаю-щего кристалла полость в крышке над ним выполнялась с конической поверх-

ностью, направленной раструбом в сторону внешней поверхности крышки, причем поверхности полости придавались дополнительные отражающие свойства путем полировки и применения отражающего покрытия (алюминия).

На рис. 3 представлены конструкции известного из литературы и вновь разработанного СД. На этом рисунке обозначены: установочная часть линзы -1, подложка (в данном случае металлическая) - 2, светоизлучающий кристалл -3, токопроводящий клей - 4, электрические присоединительные выводы - 5, компаунд - 6, крышка линзы - 7, выводы от кристалла - 8, изолирующий слой - 9, на котором по заданной технологии разводки сформован металлически слой - 10. Над кристаллом 3 в крышке 7 находится полость 11, в которой на металлической подложке 2 размещены кристалл 3 и выводы 8.

На рис. 36 показано, что полость 11 заполнена компаундом в виде иммерсионной дисперсионной среды, а для заполнения этой полости в подложке 2 имеются два отверстия 12 и 13, одно - для впрыскивания компаунда, другое -для выхода его после заполнения полости 11. Полость 11 выполнена конической, раструб конуса направлен в сторону наружной поверхности крышки 7, внутренняя поверхность этой полости металлизирована.

Совмещение крышки и матрицы фиксируют котировочными штырями (на рисунке не показаны) и сквозь одно отверстие в полости (11) вводят в нее иммерсионную дисперсионную среду в виде тщательно перемешанной смеси рассеивающих частиц с частицами люминофора в органическом наполнителе. Введение заканчивается, когда из второго отверстия в полости (13) начинает появляться иммерсионная дисперсионная среда, т.е. когда полость полностью и надежно заполнена при всех технологических разбросах размеров полостей по всему устройству в целом.

Рис. 3. Конструкция прототипа (а) и вновь разработанная конструкция (б)

Введение дисперсной среды в полость увеличивает угол излучения в 1,5 раза и силу света при том же токе питания - в 2 раза.

Таким образом, в предложенной конструкции достигается:

10

• автодозирование иммерсионной дисперсной среды;

• введение иммерсионной дисперсной среды непосредственно в пространство, окружающее светоизлучающий кристалл;

• равномерное заполнение пространства около каждого кристалла иммерсионной средой с наполнителем;

• отсутствие бокового синего излучения гетероструктуры. Все это обеспечивает равномерность свечения.

СД данной конструкции использовались нами для проведения механических и климатических испытаний, испытаний на длительную наработку, исследования воздействия проникающей радиации раздельно на люминофор и гете-роструктуру.

Для создания светоизлучающих модулей нового поколения сотрудниками ЗАО «ПОЛА+» была предложена и реализована принципиально новая chip-onboard (чип на плоскости) технология создания не дискретных СД, а светодиодных модулей. Личный вклад автора в отработке элементов данной технологии дан ниже (4 глава диссертации).

Отличительной особенностью данной технологии является автоматическая посадка чипов непосредственно на плоскость группового основания, которое одновременно выполняет функцию несущей платы с элементами крепления, управления и теплоотвода. Сбор излучения осуществляется линзовыми крышками, изготовленными из прозрачного поликарбоната. Причем в основном используются моноблоки из шести и более линз.

На основе разработанной chip-on-board технологии посадки гетерострук-тур на алюминиевое основание в определенном порядке, различном для модулей разного назначения, и моноблоков линзовых крышек, также различных для полупроводниковых аналогов ламп накаливания, люминесцентных ламп и более сложных источников освещения, был разработан ряд конструкций. На рис. 4 приведены фотографии элементов конструкции полупроводниковых аналогов лампы накаливания и люминесцентных ламп, а на рис. 5 - габаритный чертеж светодиодного модуля 3x6xR Моп, используемого в лампах прожекторного типа.

(а)

(б)

Рис. 4. Фото светоизлучающего модуля полупроводникового аналога лампы накаливания (а) и электролюминесцентной лампы (б)

Рис. 5. Габаритный чертёж светодиодного модуля ЗхбхЯ Мои Размеры печатной платы 43x200 мм или 58x200 мм

Параметры светодиодного модуля приведены в табл. 1.

Таблица 1

_Светодиодный модуль 3x6xR Mon_

Параметр Значение

Сила света, Кд 8000

Количество гетероструктур, шт 18

Диаграмма направленности излучения, градусы 10 или 60

Прямой ток, А 2

Прямое напряжение, В 10-12

В третьей главе приведена оценка надежности СД и светодиодных модулей в составе готовых изделий по результатам механических, климатических и испытаний на длительную наработку по стандарту, приближенному к М1Ь-8ТО 883 ге£ (США). Положительные результаты испытаний показывают, что по надежности полупроводниковые лампы значительно превосходят лампы накаливания, люминесцентные и галогенные лампы и могут использоваться в аппаратуре гражданского и спецприменения.

Испытания на длительную наработку проводились на СД с красным (Я), зеленым (О) и синим (В) и «белым» цветом свечения. Результаты представлены на рис. 6.

Из графиков рис. 6 следует, что у СД на основе АПпваК гетероструктур с красным и АПпСаИ с синим цветом свечения в начальный период времени (до 4000 час.) сила света растет, в то время как у зеленых и «белых» падает.

... ——-L -

------ я 2 ^——L_—-

... ) i I '

---------- I

О 200 1000 1300 2000 3300 4000 5000 6000

г, час.

Рис. 6. Зависимости силы света от времени наработки СД с красным (1), зеленым второго типа (2), синим (3) и «белым» (4) цветом свечения

Снижение силы света при испытаниях на длительную наработку, начиная с определенного момента времени, может быть представлено в следующем виде:

1у(12)/МО = ехр[сх(ц-12)] (1)

(кроме начального периода времени наработки).

Фактор а = 6,8-Ю"6 1/час (Я), а= 5,5-10"* 1/час (02), а = 5,7-Ю"6 1/час (В), а = 5,3-Ю451/час (XV).

На графике рис. 7 представлены результаты испытаний партии СД с красным цветом свечения в течение 16 000 час.

0 » IM »1 МО Ю' 51С 1»« но* 104 ч.

Рис. 7. Зависимость силы света от времени наработки СД с красным цветом свечения

Из графика следует, что для прогноза наиболее приемлем участок от 1000 до 12 000 час., на котором сила света монотонно снижается со временем.

Прогнозируемое снижение силы света за 100 000 час. непрерывной работы составляет 27%.

Константа а, определенная за 12 000 час. непрерывной наработки, в 2-3

13

раза ниже, чем в том случае, когда наработка составляла 6000 час.

Изучение механизмов увеличения и последующего снижения силы света было проведено с использованием методики измерения распределения заряженных центров (РЗЦ) в активной области (рис. 2).

Существенную роль в этих процессах играет компенсированный слой, в котором при напряжении смещения, большем контактной разности потенциалов возникает электрическое поле, и носители приобретают дополнительную энергию, которая ниже пороговой энергии дефектообразования (6-7 эВ). Проведенные расчеты показывают возможность подпорогового образования точечных дефектов электронно-дырочной плазмой. Скорость смещения атомов может быть записана в следующем виде:

2 ^ хт

си 3 е

V кТе/

(2)

где ст - сечение рассеивающего центра;

N0 - концентрация атомов кристаллической решетки»;

Е<з - пороговая энергия смещения атома;

кТе - средняя кинетическая энергия электрона (дырки), причем Ей» кТе.

Из выражения следует, что число смещенных атомов прямо пропорционально плотности тока и зависит от температуры, причем энергия активации составляет 0,43 эВ.

Характер изменения РЗЦ у СД довольно разнообразен. Практически у всех структур в первоначальный период времени наблюдается рост концентрации акцепторов в активной области. У СД с одной квантовой ямой в компенсированном слое первый период составил 100-200 час. В то же время у структур с 4-5 квантовыми ямами этот период может протекать в течение 300-3000 час.

При взаимодействии горячих электронов с атомами индия, галлия, фосфора и азота образуются дефекты в соответствующих подрешетках. В р-ОаК существуют неактивированные атомы магния, входящие в нейтральные комплексы Мд-Н. Одновременно реализуются процессы активации и создания вакансий в подрешетке азота Ум. На первой стадии преобладают процессы активации которые ограничены низкой концентрацией \4g-H комплексов. На второй стадии преобладает создание вакансий снижающих силу света.

Исследование цветовой стабильности источников «белого» цвета при испытаниях на длительную наработку показали, что имеет место изменение координат цветности (рис. 8).

Снижение световыхода люминофора и увеличение силы света чипа является причиной сдвига координат цветности в синюю область, т.к. снижение интенсивности желтой полосы спектральной кривой и возрастание интенсивности синей происходят одновременно во время наработки (рис. 9).

X

Рис. 8. Координаты цветности девяти образцов после испытаний на длительную наработку в течение 1000 ч.

1у. ОТН.*Д

Ж «О «0 5» МО МО ш 730 ТОО «и 380 4 80 580 680 780 X, нм

(а) (б)

Рис. 9. Спектр СД «белого» цвета: стандартных (а) и с повышенной цветовой стабильностью (б)

Было исследовано влияние структуры чипа, излучающего в синей и УФ области спектра, и состава люминофора на изменение координат цветности в ходе испытаний на длительную наработку. Возрастание интенсивности «синего» излучения наблюдали у структур, активная область которых имела 4-5 квантовых ям в относительно низкоомном материале и тонкую компенсированную область. Структуры, у которых изменение силы света было минимальным, имели относительно широкую компенсированную область с одной квантовой ямой в середине этой области.

Также были исследованы люминофоры различного состава и выбраны с минимальным изменением силы света желтой полосы в ходе испытаний на длительную наработку. В результате были изготовлены светодиоды, у которых наблюдалось незначительное отклонение силы света синей и желтой полосы

после испытаний в течение 1000 час. В интервале времени испытаний 168-500 час. изменения силы света обеих полос практически отсутствовали (рис. 9 б).

На основании вышеизложенного можно придти к заключению, что повышение цветовой стабильности может быть достигнуто как путем корректировки технологии изготовления чипов и люминофоров, так и проведением измерения координат цветности после токовой тренировки в течение 168 ч.

В четвертой главе описаны наши приоритетные исследования воздействия проникающей радиации на АПпОаР и АПпСаМ гетероструктуры и СД с красным (II), зеленым (в) и синим (В) цветом свечения, а также на СД с «белым» цветом свечения (1пСа1Ч//СаК + люминофор).

Исследования распределения заряженной примеси (рис. 2) показали, что СД имеют р-п*-п-гетероструктуру, причем ширина компенсированной области у АПпваР гетероструктур больше, чем у АПпОаК гетероструктур, и меняется при нейтронном облучении вследствие генерации глубоких центров.

ВАХ АИпваР и АПпваК гетероструктур с красным (Я), зеленым (О) и синим (В) цветом свечения до и после облучения состояли из двух участков (рис. 10,12):

I = = ехр

еи

(3)

1=в(и+ик)п

Фактор «неидеальности» (3 = 2,0 у гетероструктур с красным и синим цветом свечения (рис. 11) и 2,2-4,7 - с зеленым.

(а)

'^и----Г-

и 1А

Рис. 10. ВАХ АИгЮаР (Я) (1, 1') и ЛПпОаМ (В) (2,2') гетероструктур до и после нейтронного облучения

Рис. 11. Зависимость фактора «неидеальности» Р экспоненциального участка ВАХ от напряжения

Экспоненциальный участок ВАХ с фактором «неидеальности» р = 2,0 находит объяснение в рамках диффузионной теории Холла в режиме высокого уровня инжекции (в компенсированном слое), согласно которой

( еи

^ =-!- с!/ьр<1 и ^ =—(1/Ьр>3.

р V Р

Степенные участки ВАХ приведены на графиках рис. 12.

(4)

1.А

0.01

1Е-3-

Л'Тц. В

"Т— 0.1

, <114110. в

Степенные участки ВАХ с показателем степени п = 2,0 в выражении (3) находит естественное объяснение в рамках дрейфовой теории Рашба-Толпыго для гетероструктур I типа с широкой компенсированной областью или диффу-

зионной модели Клайнмена для структур II типа с компенсированной областью, не превышающей диффузионной длины носителей:

j = в(u-uk)2) (5)

с!3

ч* У

о;

Щк)

В выражениях (4) и (5) е - заряд электрона, ё - ширина компенсированной области, (п0 - ро), Цп, ЦР, Ор - концентрации, подвижности и коэффициенты диффузии носителей в компенсированном слое; Ьр, N5, Бр - то же в переменно легированной оптически активной п-области.

Проведённые ранее исследования по воздействию проникающей радиации на СД первого поколения показали, что основной причиной изменения электрических и световых характеристик является генерация центров безызлу-чательной рекомбинации и, как следствие, снижение безызлучательного времени жизни:

(т0/т) = 1 + т0КтФ. (6)

где т0-время жизни до облучения;

т - время жизни во время или после облучения;

Кт - константа повреждаемости времени жизни;

Ф -флуенс (доза) облучения.

Считая, что основной причиной изменения параметров ВАХ является деградация времени жизни, и используя аналитические зависимости основных участков ВАХ от тр, были получены следующие значения (т0Кт): (4,2±1,3)-10~14 см2/н для красных (И.), (2,3±1,3)-10~15 см2/н для зеленых (01); (0,5±0,17)-10"16 см2/н для синих (В).

Экспериментальные люмен-амперные характеристики, приведенные на графиках рис. 13, имели вид: 1у = Ыш, где ш = 1 у Я, иВ гетероструктур на экспоненциальном участке ВАХ и ш —» 0,5 на степенном.

На основе экспериментальных данных и теоретических исследований ВАХ была разработана математическая модель р-гГ-п-гетероструктуры, изложенная в приложении к диссертации.

Согласно этой модели на холловском участке ВАХ зависимость силы света от тока выглядит следующим образом:

2

2етк(1 4е с1

соответственно для линейной и «квадратичной» скорости рекомбинации носителей в квантовой яме. Здесь % - излучательное время жизни; р - коэффициент излучательной рекомбинации; - ширина квантовой ямы; уп, уР - коэффици-

енты захвата электронов и дырок квантовой ямой.

Рис. 13. Люмен-амперные характеристики Л, 01, 02 и В гетероструктур до и после облучения нейтронами и гамма квантами. Ф, л/см2; Б, рад: 1 - Ф, Б = 0; 2 - О = 10б; 3 - И = 107; 4 - Ф = 1014 ; 5 - Ф = 1015

На степенном участке ВАХ Рашба-Толпыго аналитические зависимости силы света от тока, параметров компенсированного слоя и размеров квантовой ямы выглядят следующим образом:

л/3 у„\У |2Ьтр(п0-ро) _ 2Р7пУр^(п0 -р0)?р

•лЯ; 1у= Гл ' ®

1у 2 V е(Ь + 1) ^ 2е(Ь + 1>1

соответственно для линейной и «квадратичной» скорости излучательной рекомбинации носителей в квантовой яме.

Расчетные зависимости силы света от тока и электрофизических параметров материала оптически активной области, выведенные для основных участков ВАХ на основе данной модели, хорошо описывали экспериментальные люмен-амперные характеристики и позволили оценить величину произведения (тоКт): (2,4±0,5)-1(Г14 см2/н для красных (II), (3,8+2,1>10~15 см2/н для зеленых

(01); (0,7±0,1)10-16 см2/н для синих (В), что находится в удовлетворительном согласии с ранее полученными значениями из анализа эволюции ВАХ при облучении.

Нами впервые было исследовано воздействие нейтронного и электронного облучения на СД и светодиодные модули с [пОаМ/ЛЗа^' гетероструктурой и фотолюминофором.

Для оценки степени воздействия облучения на гетероструктуру и фотолюминофор одновременно с «белыми» облучались синие СД, имеющие аналогичную конструкцию.

Люмен-амперные характеристики «белых» и синих СД до и после облучения нейтронами приведены на графиках рис. 14.

(а) (б)

Рис. 14. Люмен-амперные характеристики «белых» (а) и синих (б) СД до и после облучения нейтронами. Фп, н/см2: 1 —0;2 — 10 ; 3 — 10

Экспериментально определенные константы (т0Кт) = (4,3±1,2)-10~15 см2/н для «белых» и (5,0±1,7)-10~16 см2/н для синих, т.е. в пределах погрешности эксперимента эти константы совпадают, и деградация «белых» СД в основном имеет место вследствие снижения времени жизни в компенсированной области гетероструктур.

По радиационной стойкости СД, изготовленные по 1ШВ-технологии, уступают СД с гетероструктурой синего цвета и алюмо-итгриевым люминофором вследствие более сильной радиационной деградации АПпСаР (Я) гетероструктур. Однако они более стойкие по сравнению с СД на основе твердых растворов арсенида фосфида галлия и арсенида галлия алюминия.

В заключении обобщены результаты исследований автора.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ преимуществ и недостатков различных методов получения источников освещения «белого» цвета: по 1ШВ-технологии и путем

смешивания синего или УФ излучения InGaN-гетероструктуры и желто-зеленой полосы ФЛ алюмо-иттриевого граната.

2. Для создания эффективных, мощных, надежных, радиационно-стойких светодиодов и светодиодных модулей выбрана и модернизирована InGaN//GaN гетероструктура размером 1520x1520 мкм, в которой для улучшения теплоотвода сапфировая подложка заменена медным основанием, для повышения выхода излучения использовано отражающее покрытие на основе соединений серебра со стороны омического контакта, лицевая поверхность текстурирована и использованы сетчатые омические контакты.

3. Исследование фотолюминофоров на основе алюмо-иттриевого граната с различным соотношением компонент (иттрия и гадолиния, алюминия и галлия) с редкоземельными активаторами (церием и празеодимом) позволили разработать источники освещения с заданной цветовой температурой в пределах 3000-6000К и повышенной цветовой стабильностью.

4. Экспериментальные ВАХ AlInGaP и AlInGaN гетероструктур, состоящие из двух участков: I = Is exp(eU/ pkT) и I = B(U - Uk )n получили естественное объяснение в рамках классических диффузионных и дрейфовых теорий двойной инжекции Холла, Клайнмена, Рашба-Толпыго, Параментера-Руппеля и др. исследователей, что позволило разработать математическую модель светоизлучающей р-п*-п-гетероструктуры и вывести на ее основе расчетные зависимости силы света от тока, напряжения и электрофизических параметров материала оптически активной области.

5. Разработаны методики механических, климатических и life time испытаний на основе стандарта MIL-STD 883 ref (США), проведены испытания по разработанным методикам, которые показали высокую надежность изделий и возможность их использования как в гражданской, так и в бортовой аппаратуре.

6. Исследование цветовой стабильности источников «белого» цвета с люминофором показало, что при испытаниях на длительную наработку происходит изменение координат цветности вследствие сдвига максимума спектральной кривой в синюю область спектра, что связано с различной степенью деградации силы света гетероструктуры и люминофора в ходе наработки. Предложены технологические методы и режимы токовой тренировки для устранения цветовой нестабильности.

7. Исследование воздействия проникающей радиации: нейтронов, электронов и гамма квантов на СД и светодиодные модули трех основных цветов: красного (R), зеленого (G) и синего (В), применяемых в космоцвет-ных СД и источниках белого света, показали высокую радиационную стойкость InGaN гетероструктур и люминофора при относительно не-

большой стойкости АПпваР гетероструктур.

8. Расчетные и экспериментальные вольт-амперные и люмен-амперные характеристики, полученные при различных флуенсах нейтронного облучения, позволили оценить величину произведения (т0Кт): (2,4±0,5)-1014 см2/н для красных, (3,8±2,1)-1015 см2/н для зеленых (С1), (0,7±0,1)-10~16 см2/н для синих, которая является количественным критерием радиационной стойкости.

9. Оценка воздействия нейтронного и электронного облучения раздельно на гетероструктуру и фотолюминофор, проведенная путем одновременного облучения «белых» и синих СД одинаковой конструкции, показала относительно более высокую радиационную стойкость люминофора. По стойкости гетероструктуры на медном основании уступали чипам на сапфире и карбиде кремния, по-видимому, вследствие «послесвечения» меди после облучения.

Ю.На основании проведенных исследований разработаны и освоены в промышленности методы повышения качества, надежности и радиационной стойкости светодиодных модулей.

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Гридин В.Н., Рыжиков И.В., Виноградов B.C., Щербаков В.Н. Полупроводниковая лампа - источник освещения, альтернативный лампам накаливания и электролюминесцентным лампам//«Компьютерная оптика». 2008,32(4), с. 375-384.

2. Гридин В.Н., Рыжиков И.В., Виноградов B.C. Исследование воздействия быстрых нейтронов и электронов на светодиоды с белым и синим цветом свечения// «Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА», 2009, № 1(75), с. 27-32.

3. V.N.Gridin, I.V.Ryzhikov and V.S.Vinogradov. A Study of the Effect of Fast Neutrons and Electrons on White and Blue LEDs// Semiconductors, 2009, Vol. 43, No. 13, pp. 1690rl694.

4. Кондратенко B.C., Абдуллаев О.Р., Виноградов B.C., Рыжиков И.В., Фир-сов A.C. Сравнительное исследование воздействия проникающей радиации на светодиоды нового поколения на основе AlGalnP и AlGalnN гете-роструктур//«Приборы + автоматизация», 2009, № 1, с. 24-36

Материалы международных конференций

5. Виноградов B.C., Рыжиков И.В., Руденко H.H., Сумин С.Б., Фирсов A.C. Полупроводниковая лампа - новый источник освещения// Сборник «Инновационные технологии в науке, технике и образовании», М.: МГУПИ, 2008. Т.2, с.3-19.

6. Виноградов B.C., Рыжиков И.В., Руденко H.H., Сумин С.Б., Фирсов A.C. Исследование воздействия быстрых нейтронов и электронов на светодио-

22

ды с белым цветом свечения// Сборник «Инновационные технологии в науке, технике и образовании». М,: МГУПИ, 2008, т. 2, с. 20-29.

7. Абдуллаев O.P., Виноградов B.C., Рыжиков И.В. Вольт-люмен-амперные характеристики р-п -n-структур на основе твердых растворов фосфида и нитрида галлия индия алюминия (теория)//Сборник «Инновационные технологии в науке, технике и образовании», М.: МГУПИ, 2009, т. 1, с.111-117.

Статьи

8. Кондратенко B.C., Рыжиков И.В., Куроедов A.B., Виноградов B.C., Фир-сов A.C., Руденко H.H. Полупроводниковые источники освещения - революция в оптоэлектронике// «Вестник МГУПИ». 2009, № 1.

9. Абдуллаев O.P., Кондратенко B.C., Рыжиков И.В., Виноградов B.C. Люмен-амперные характеристики р-п -п-структур на основе твердых растворов фосфида и нитрида галлия индия алюминия (теория)//«Вестник МГУПИ». 2009, №21, с.95-103.

Проекты, выполненные по программе фундаментальных исследований

ОИТВС РАН (куратор академик РАН К.А. Валиев, рукводитель д.т.н., профессор рыжиков И.В., исполнители Виноградов B.C.,Щербаков В.Н.)

Ю.Разработка физико-химических и конструктивно-технологических основ создания космоцветных и «белых» светоизлучающих устройств со световым потоком более 10 лм, силой света от 1500 до 3500 кд (в зависимости от цвета), электрической мощностью 5-25 вт (напряжение 6 В) на основе инжекционной электролюминесценции гетероструктур твердых растворов нитрида галлия индия алюминия и фосфида галлия индия алюминия и алюмо-иттриевого граната (люминофора) - 2007 г.; УДК 621.382; № госрегистрации 01.0.40 000125; Инв. № 0220.0803188

11.Расчет механизма электронно-дырочной излучательной рекомбинации в квантовых ямах tnxGabXN с X = 0,25 и 0,35 с учетом эффекта Штарка, вызванного возникновением сильного пьезоэлектрического поля вдоль оси (0001) за счет деформации слоя InGaN, выращенного на базовом слое GaN, рекомбинации в хвостах плотностей состояний в квантовых точках - 2008 г.; УДК 621.382.029.6; № госрегистрации 01.0.40 000125; Инв. № 0220.0951033

12.Исследование структуры, вольт-люмен-амперных и спектральных характеристик AIGalnP и AIGalnN гетероструктур с красным (R), зеленым (G) и синим (В) цветом свечения до и после облучении нейтронами, электронами и гамма квантами, а также светодподов (СД) «белого» цвета, изготовленных RGB-методом и на основе InGaN (В) гетероструктуры и алю-мо-иттрневого люминофора - 2009 г.; УДК 621.382.029.6; № госрегистрации 01.0.40 000125; Инв. №0220.1051314.

13.Разработка технологии изготовления и конструкции экологически «чистых» «белых» СД на основе InGaN гетероструктуры - 2010 г.

ЛР № 020418 от 8 октября 2007 г.

Подписано к печати 17.02.2011 г. Формат 60x84 1/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 189.

Московский государственный университет приборостроения и информатики 107996, Москва, ул. Стромынка, 20

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Полупроводниковая лампа - новый источник освещения.

1.1 .Историческая справка.

1.2. Прогноз развития рынка белых светодиодов (СД) и светодиодных устройств (СДУ) Краткие выводы.

ГЛАВА 2. Разработка инновационной chip-on-board технологии создания нового поколения источников освещения.

2.1. Методы получения светодиодов «белого» цвета.

2.2. Получение белых светодиодов методом RGB.

2.3. Получение белых ламп смешением синего излучения гетероперехода и желто-оранжевого люминофора.

2.4. Физико-химические и люминесцентные свойства фотолюминофора.

2.5. Физические и электролюминесцентные свойства гетероструктур, используемых для изготовления космоцветных и «белых» СД.

2.6. Элементы технологии и конструкции мощного дискретного

2.7. Инновационная технология изготовления источников освещения.

2.7.1. Основы технологии.

2.7.2. Гетероструктуры большой площади на медном основании.

2.7.3. Многослойные печатные платы с алюминиевым основанием.

Краткие выводы.

ГЛАВА 3. Оценка надежности СД и СДУ белого цвета и космоцветных СД путем проведения механических, климатических и life time испытаний.

Краткие выводы.

ГЛАВА 4. Исследование радиационной деградации и оценка радиационной стойкости СД и СДУ с белым цветом свечения, изготовленных по 1ШВ-технологии и по технологии 1пОа"№-гетероструктур плюс алюмо-иттриевый люминофор.

4.1. Введение.г.

4.2. Исследование структуры, вольт-люмен-амперных характеристик АЮаГпР и АЮаЫЧ гетероструктур с красным (Ы), зеленым (О) и синим (В) цветом свечения до и после облучения нейтронами и гамма квантами.

4.2.1. Образцы и методики проведения экспериментов.

4.2.2. Результаты измерения распределения концентрации заряженныхцентров в активной области АПпОаР и АИгЮаК р-п*-п-гетероструктур.

4.2.3. Вольт-амперные характеристики АПпваИ и АПпОаР гетероструктур до и после облучения нейтронами.

4.2.4. Люмен-амперные характеристики АНпваК и АПпОаР гетероструктур до и после облучения нейтронами и гамма квантами.

4.3. Анализ экспериментальных результатов и оценка константы повреждаемости времени жизни.

4.3.1. Влияние облучения на параметры компенсированного слоя.

4.3.2. Анализ влияния нейтронного и гамма облучения на вольт-люмен-амперные характеристики АНгЮаР гетероструктур.

4.3.3. Анализ влияния нейтронного и гамма облучения на вольт-люмен-амперные характеристики АНпОаЫ гетероструктур.

4.4. Анализ влияния нейтронного и электронного облучения на люмен-амперные характеристики синих и «белых» гетероструктура + люминофор) светодиодов.

4.4.1. Образцы и методика проведения экспериментов.

4.4.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение.

Краткие выводы.

В 20 в. существовало два основных вида источников света - лампы накаливания и газоразрядные лампы, среди которых главное место занимают люминесцентные лампы. В быту традиционно наиболее распространены лампы накаливания мощностью от 15 до 300 Вт.

Эффективность ламп накаливания не превышает 5%, т.к. основная электрическая мощность затрачивается на тепло. Срок службы ламп накаливания не превышает 1,5 тыс. часов.

Люминесцентные лампы, хотя и эффективнее ламп накаливания почти в 6 раз, используются в освещении жилых помещений не так широко, как лампы накаливания, по причине неадекватной восприимчивости света человеческим глазом и дороговизны. Галогенные лампы могут составить конкуренцию лампам накаливания, однако, массовое их использование ограничено рядом причин, в том числе и высокой ценой.

Люминесцентные лампы применяются для освещения общественных и производственных помещений, таких, как медицинские, образовательные учреждения, вокзалы, учреждения, цеха и т.д.

К достоинствам люминесцентных ламп относятся:

• высокая световая отдача (до 80 лм/Вт);

• большая долговечность, чем у ламп накаливания (до 10 000 час.). Недостатками люминесцентных ламп являются:

• относительная громоздкость;

• необходимость в специальном пускорегулирующем устройстве (стартере и дросселе);

• чувствительность к температуре окружающего воздуха (при температуре ниже +10°С лампа может не зажечься);

• наличие стробоскопического эффекта, что нарушает правильность восприятия скорости движения предметов и вызывает неприятные ощущения;

• при неправильном включении (без защитных конденсаторов в пускоре-гулирующем устройстве) люминесцентные лампы становятся источниками помех для радиоприемников и телевизоров;

• содержание ртути в стеклянном баллоне требует обязательной дорогостоящей утилизации и резко ухудшает экологию при случайном нарушении герметизации.

Во второй половине XX века появляются принципиально новые источники света, основанные на использовании излучательной рекомбинации в электронно-дырочном переходе на основе широкозонных полупроводников.

В 2001-2006 годах произошел революционный сдвиг в улучшении параметров гетероструктур, применяемых в светодиодах (СД). Разработаны кристаллы нового поколения на основе гетероструктур нитрида индия галлия 1пОаМ и фосфида алюминия индия галлия АИпОаР и их твердых растворов красного, желтого, зеленого и синего цветов свечения с внешним квантовым выходом, достигающем 65%. Это позволило начать производство СД с применением их не только в качестве индикаторов, но также в светосигнальной аппаратуре и информационных системах. В настоящий момент активно развивается сфера применения СД в системах освещения.

Современные полупроводниковые светоизлучающие диоды характеризуются большой силой света вследствие высокой эффективности преобразования электрической энергии в световую; совместимостью по входным параметрам с транзисторными микросхемами, а по спектру излучения диодов инфракрасного диапазона с фотоприёмниками на основе кремния; высоким быстродействием; надёжностью и большим сроком службы. Вследствие этого они имеют обширные и многообразные области применения. Отметим наиболее значимые:

• автодорожные светофоры;

• железнодорожные светофоры;

• средства навигационной обстановки;

• стоп-сигналы для автомобилей;

• габаритные и бортовые огни;

• сигнальные вспышки;

• текстовые информационные табло;

• полноцветные экраны с высоким разрешением;

• многоцветные экраны с высоким разрешением;

• индикаторы специального применения;

• медицинские приборы;

• прожекторы.

В области освещения они применяются для:

• аварийного освещения;

• в переносных малогабаритных фонарях;

• освещения в условиях взрывоопасности (шахтах, подводных лодках и т.д.);

• антивандального освещения;

• офисного освещения;

• уличного освещения;

• бытового освещения;

• освещения тоннелей;

• медицинского освещения;

• архитектурно-художественной подсветки;

• подсветки ЖК дисплеев в мобильных телефонах и ТУ мониторах;

• подводного освещения;

• в шоу-бизнесе.

Анализ преимуществ и недостатков ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов, а также областей применения последних, позволяет систематизировать результаты по базовым характеристикам, которые приведены в табл. 1.

Таблица 1

Сравнение различных типов источников освещения по базовым характеристикам

Тип лампы Стоимость Расходы за период эксплуатации Срок службы, час. Яркость Инфракрасное излучение уф. излучение

Лампа накаливания Низкая Очень высокие 1 ООО Средняя Очень высокое Приемлемое

Лампа люминесцентная Высокая Приемлемые 10 000 Низкая Минимальное Очень высокое

Лампа светодиодная Очень высокая Низкие Более 100 000 Высокая Нет Нет

В рейтинге различных источников освещения светодиоды занимают первое место (табл. 2).

Таблица 2

Рейтинг различных источников освещения

Начальная стоимость Расходы за период эксплуатации Жизненный цикл лампы Яркость Инфракрасное излучение УФ излучение

Лучшие Лампы накаливания • Светодиодные лампы Светодиодные лампы Светодиодные лампы Светодиодные лампы Светодиодные лампы

Средние Люминесцентные лампы Люминесцентные лампы Люминесцентные лампы Лампы накаливания лампы Люминесцентные лампы Лампы накаливания

Худшие Светодиодные лампы Лампы накаливания Лампы накаливания Люминесцентные лампы Лампы накаливания Люминесцентные лампы

Основными преимуществами СД над остальными источниками света являются:

• высокая световая отдача, которая в настоящее время превышает 100 лм/Вт и постоянно растет;

• надежность и большой срок службы, достигающий 100 ООО часов;

• близкое к монохроматическому излучение, которое имеет широкий спектр цветов. Это позволяет использовать СД в различных устройствах без применения светофильтров;

• высокая устойчивость СД к механическим воздействиям и работоспособность в широком диапазоне температур;

• высокая устойчивость к действию проникающей радиации. Единственным недостатком, по-видимому, временным, является относительно высокая стоимость полупроводниковых ламп.

Актуальность темы

В настоящее время происходит интенсивная замена традиционных источников освещения, индикации и сигнализации (ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп) на более эффективные, долговечные, экологически чистые полупроводниковые лампы. Быстрыми темпами происходит рост объемов выпуска дискретных СД различных типономиналов.

Однако разработка и организация промышленного выпуска полупроводниковых источников освещения путем объединения в одном корпусе большого числа дискретных СД представляет собой не простую задачу. Для создания полупроводникового аналога лампы накаливания требуется 5-6 СД. При этом резко ухудшаются электрические и светотехнические характеристики изделия, возникают сложности сборки, получения однородного излучения в заданном телесном угле, эффективного отвода тепла.

Вследствие этого возникают проблемы универсальной технологии изготовления светодиодных модулей для различных устройств - в простейшем случае ламп накаливания, люминесцентных и галогенных ламп. Технология должна быть гибкой- (ТАЛ и ГАП), легко перестраиваемой в течение 1-2 месяцев на выпуск широкой номенклатуры изделий по требованию заказчика.

Технология должна обеспечивать выпуск светоизлучающих приборов двойного назначения: гражданского и спецприменения (в космической и бортовой аппаратуре, а также ядерной электронике).

Для этого готовые изделия должны выдерживать с допустимым, весьма малым, количеством катастрофических отказов жесткие механические и климатические испытания в рамках стандарта, приближенного к М1Ь8-883. Проведение таких испытаний и корректировка по их результатам технологического процесса является весьма актуальной задачей. Следует отметить, что традиционные источники освещения, содержащие нити накаливания, стеклянные баллоны и т.д., такие испытания не выдерживают.

Также актуальной представляется задача оценки временной стабильности путем проведения life time испытаний СД с различными гетерострукту-рами, с одной и несколькими квантовыми ямами, на подложке из сапфира, карбида кремния, медного сплава, излучающих в синей и УФ области спектра, а также фотолюминофора различного состава, легированного различными примесями.

Светодиодные модули, применяемые в спецаппаратуре, должны соответствовать определенной группе стойкости. Поэтому актуальной задачей является проведение испытаний по воздействию нейтронного и гамма облучения на электрические и светотехнические параметры и характеристики.

Таким образом, актуальность определяется разработкой универсальной гибкой технологии изготовления различных типономиналов светодиодных модулей, оценкой их надежности и радиоактивной стойкости.

Цель работы

Целью работы является разработка инновационной универсальной chip-on-board технологии создания эффективных, мощных источников освещения нескольких типономиналов, излучающих в телесном угле от 3° до стерадиан, обладающих высокой надежностью и радиационной стойкостью.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ основных методов получения источников освещения белого цвета;

• сформулировать условия использования в chip-on-board (чип на плоскости) технологии AlInGaP и AlInGaN гетероструктур на подложках из сапфира, фосфида галлия, карбида кремния, медного сплава с одной и множественными (4-5) квантовыми ямами различных ведущих отечественных и зарубежных производителей;

• для изготовления источников освещения белого цвета теплых и холодных тонов с цветовой температурой 3000-6000К с повышенной временной и радиационной стабильностью исследовать фотолюминофоры на основе алюмо-иттриевого граната (YAG) с различным соотношением компонент (иттрия и гадолиния, алюминия и галлия) и оптимальным содержанием активаторов - редкоземельных элементов;

• провести анализ свойств различных типов многослойных печатных плат с целью обоснования выбора платы на алюминиевом основании повышенной теплопроводности (за счет диэлектрика) с тонким подслоем меди, обладающей минимальным «послесвечением» после нейтронного облучения (для светодиодных модулей гражданского и специального применения);

• разработать усовершенствованную математическую модель AlInGaP и AlInGaN гетероструктур, содержащих одну или несколько квантовых ям, один или два гетероперехода и компенсированный слой и определить на основе данной модели люмен-амперные характеристики для основных участков вольт-амперной характеристики;

• разработать методики проведения механических, климатических испытаний и испытаний на длительную наработку и оценить надежность светодиодов и светодиодных модулей по результатам испытаний;

• оценить цветовую стабильность светодиодов и модулей при испытаниях на длительную наработку;

• определить радиационную стойкость светодиодов и модулей по результатам исследования влияния проникающей радиации (нейтронов, электронов и гамма квантов) на электрические и светотехнические характеристики светодиодов с красным, зеленым, синим и «белым» цветом свечения.

Научная новизна:

• исследование распределения концентрации заряженных центров в активной области показало, что АНпваР и АПпСаИ гетеропереходы имеют р-п (р )-р-структуру (с высокоомной областью), независимо от того с одной квантовой ямой создавались гетероструктуры или с множественными (4-5) квантовыми ямами;

• основным механизмом переноса электрического тока и возбуждения электролюминесценции в исследованных гетероструктурах является двойная инжекция, а экспериментальные вольт-амперные характеристики (ВАХ) как до, так и после облучения находят естественное объяснение в рамках диффузионных и(или) дрейфовых теорий двойной инжекции Холла, Клайнмена, Рашба-Толпыго, Параментера-Руппеля, Ламперта-Роуза и др. исследователей;

• используя усовершенствованную в данной работе математическую модель р-п*-п-гетероструктуры, получены аналитические зависимости силы света от тока, напряжения и электрофизических параметров материала оптически активной области для основных участков ВАХ;

• произведена оценка константы снижения силы света (тоКх), являющейся количественным критерием радиационной стойкости, на основе анализа изменения вольт-люмен-амперных характеристик при облучении нейтронами, электронами и гамма квантами гетероструктур на основе AlInGaP и AlInGaN и СД всех основных цветов, включая «белый»;

• выявлены основные причины цветовой нестабильности «белых» СД и модулей при испытаниях на длительную наработку. Практическая значимость работы:

• элементы конструкции и технологии нового поколения светоизлучаю-щих модулей внедрены с техпроцесс в ЗАО «ПОЛА+» и технологическую документацию;

• результаты механических, климатических и life time испытаний позволили внести коррективы в конструкцию и технологический процесс, в частности, позволили устранить цветовую нестабильность «белых» СД при life time испытаниях.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Инновационные технологии в науке, технике и образовании»: Кемер (Турция) - 16-23 октября 2007 г., Хаммамет (Тунис) - 12-19 октября 2008 г., Таба (Египет) -14-21 ноября 2009 г. Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 4 в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проведен анализ преимуществ и недостатков различных методов получения источников освещения «белого» цвета: по 1ШВ-технологии и путем смешивания синего или УФ излучения 1пОа]М-гетер о структуры и желто-зеленой полосы ФЛ алюмо-иттриевого граната.

2. Для создания эффективных, мощных, надежных, радиационно-стойких светодиодов и светодиодных модулей выбрана и модернизирована 1п-ваК/АлаМ гетероструктура размером 1520x1520 мкм, в которой для улучшения теплоотвода сапфировая подложка заменена медным основанием, для повышения выхода излучения использовано отражающее покрытие на основе соединений серебра со стороны омического контакта, лицевая поверхность ткстурирована и использованы сетчатые омические контакты.

3. Исследование фотолюминофоров на основе алюмо-иттриевого граната с различным соотношением компонент (иттрия и гадолиния, алюминия и галлия) с редкоземельными активаторами (церием и празеодимом) позволили разработать источники освещения с заданной цветовой температурой в пределах 3000-6000К и повышенной цветовой стабильностью.

4. Экспериментальные ВАХ АПпваР и АПпОаЫ гетероструктур, состоящие из двух участков: I = 18 ехр(е11/ |ЗкТ) и I = В(и - иК )" получили естественное объяснение в рамках классических диффузионных и дрейфовых теорий двойной инжекции Холла, Клайнмена, Рашба-Толпыго,

Параментера-Руппеля и др. исследователей, что позволило разработать математическую модель светоизлучающей р-п*-п-гетероструктуры и вывести на ее основе расчетные зависимости силы света от тока, напряжения и электрофизических параметров материала оптически активной области.

5. Разработаны методики механических, климатических и life time испытаний на основе стандарта MIL-STD 883 ref (CILIA), проведены испытания по разработанным методикам, которые показали высокую надежность изделий и возможность их использования как в гражданской, так и в бортовой аппаратуре.

6. Исследование цветовой стабильности источников «белого» цвета с люминофором показало, что при испытаниях на длительную наработку происходит изменение координат цветности вследствие сдвига максимума спектральной кривой в синюю область спектра, что связано с различной степенью деградации силы света гетероструктуры и люминофора в ходе наработки. Предложены технологические методы и режимы токовой тренировки для устранения цветовой нестабильности.

7. Исследование воздействия проникающей радиации: нейтронов, электронов и гамма квантов на СД и светодиодные модули трех основных цветов: красного (R), зеленого (G) и синего (В), применяемых в космо-цветных СД и источниках белого света, показали высокую радиационную стойкость InGaN гетероструктур и люминофора при относительно небольшой стойкости AlInGaP гетероструктур.

8. Расчетные и экспериментальные вольт-амперные и люмен-амперные характеристики, полученные при различных флуенсах нейтронного облучения, позволили оценить величину произведения (тоКт): (2,4±0,5>10"14 см2/н для красных, (3,8±2,1>10'15 см2/н для зеленых (01), (0,7±0,1)-10"16 см2/н для синих, которая является количественным критерием радиационной стойкости.

9. Оценка воздействия нейтронного и электронного облучения раздельно на гетероструктуру и фотолюминофор, проведенная путем одновременного облучения «белых» и синих СД одинаковой конструкции, показала относительно более высокую радиационную стойкость люминофора. По стойкости гетероструктуры на медном основании уступали чипам на сапфире и карбиде кремния, по-видимому, вследствие «послесвечения» меди после облучения.

10.На основании проведенных исследований разработаны и освоены в промышленности методы повышения качества, надежности и радиационной стойкости светодиодных модулей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Шуберт Ф.Е. Светодиоды (пер. с англ.). Физматгиз, 2008. 496 с.

2. Круглов И.И. Карбидокремниевые светодиоды// Круглов И.И., Павлюченко В.И., Рыжиков И.В. Электронная промышленность, 1972.-№ 7. Вып. 7 (13).-с. 34-42.

3. Акимов Ю.С. Полупроводниковые знаковые индикаторы с красным цветом свечения//Акимов Ю.С., Рыжиков И.В. Тезисы докладов на V Всесоюзном совещании по электролюминесценции. Ставрополь. 1973. С. 83-84.

4. Chang S.J., Chang C.S., Su Y.K., Chang P. Т., Wu Y.R., Huang К. H. and Chen T. P. «AlGalnP multiquantum well light-emitting diodes» IEE Proc. Optoelectronics 144,1 (1997).

5. Chang S.J. and Chang C.S. «AlGa.InP-GalnP compressively strained multiquantum well light-emitting diodes for polymer fiber applications)) IEEE Photonics Technol. Lett. 10, 772 (1998a).

6. Kish F. A. and Fletcher R. M. «AlGalnP light-emitting diodes» in High Brightness Light-Emitting Diodes edited by G. B. Stringfellow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals 48, p. 149 (Academic Press, San Diego, 1997).

7. Krames M. R. et ah «High-brightness AlGalnP light-emitting diodes» Proceedings ofSPIE 3938, 2 (2000).

8. Windisch R., Room an C, Kuijk M., Borghs G., and Heremans P. "Impact of texture-enhanced transmission on high-efficiency surface-textured light-emitting diodes" Appl. Phys. Lett. 79, 23L5 (2001).

9. Schmid W., Eberhard F., Jager R,, King R., Joos J., and Ebeling K. «45% quantum-efficiency light-emitting diodes with radial outcoupling taper» Proc.SPIE 393S, 90 (2000)

10. Schmid W., Scherer M., Jager R., Strauss P., Streubel K., and Ebeling K. «Efficient light-emitting diodes with radial outcoupling taper at 980 and 630 nM emission wavelength» Proc. SPIE 4278, 109 (2001)

11. Kish F. A. and Fletcher R. M. «AlGalnP light-emitting diodes» in High Brightness Light-Emitting Diodes edited by G. B. Stringfellow and M. G. Craford, Semiconductors and Semimetals 48 (Academic, San Diego, 1997).

12. LumiLeds. Preminary Application Note Р01/ Lumileds custom Luxeon. 2002. # 1-2. P. 1-20.

13. Алферов Ж.И., История и будущее полупроводниковых гетерострук-тур //Журнал «Физика и техника полупроводников». 1988. Т. 32, № 1.- с.3-18.

14. Юнович А. Э. Ключ к синему лучу или о светодиодах и лазерах, голубых и зеленых. Химия и жизнь. 1999. №5-6. С. 46-48.

15. Юнович А. Э. Светодиоды как основа освещения будуще-го//Светотехника. 2003. № 3. С. 2-7.

16. Юнович А.Э. Исследования и разработки светодиодов в мире и возможности развития светодиодной промышленности в Рос-сии//Светотехника, 2007, №6, с, 13-17.

17. Omano Н., Kito М., Hiramatsu К., Akasaki I.//Jap. Appl. Phys. 1989, V. 28. P. 2112-2114.

18. Nakamura S., Fasol. The blue laser diode GaN based light and lasers. Springer. 1997. P.l 112-2114

19. Nakamura et. Japan Journal of Appl. Phys. 1995. #34. P,1832-1838

20. Алферов Ж.И. Письма в журнал технической физики. 1997.-№ 3.-с.657-659.

21. Hodapp M.W., High brightness light emitting diodes//New York. NY. Academic press. 1997. P.87-92.

22. George Craford. Visible light emitting diodes: past, present and very bright future/MRS bulletin. 2000. №T. P.l 13-118.

23. Волков В., Мощные полупроводниковые источники излуче-ния//Волков В., Закгейм А., Иткинсон Г., Мизеров М., Пушный Б. Электроника: наука, технология, бизнес, 1999.-№3.-с.16-21.

24. Светодиоды нового поколения для светосигнальных и осветительных приборов/JI.M. Коган//Новости светотехники, вып. 7-8 (34-35). М.: Дом Света, 2001.-47 с.

25. Светодиодные осветительные приборы/Л.М.Коган//Светотехника. 2002. No 5. С. 16-20.

26. Nakamura S., Senoh М., and Mukai Т. «Highly p-type Mg doped GaN films grown with GaN buffer layers» Jpn. J. Appl Phys. 30, L 1708 (1991).

27. Nakamura S., Senoh M, and Mukai T. «High-power InGaN/GaN double-heterostructure violet light-emitting diodes» Appl. Phys. Lett. 62, 2390. (1993 b)

28. Nakamura S., Mukai Т., and Senoh M. «Candela-class high-brightness In-GaN/AlGaN double-heterostructure blue-light-emitt ing diodes» Appl. Phys-Lett: 64,.1687 (1 994b):

29. Nakamura: S;, Senoh?M!, Iwasa N., Nagahama«S. «High-brightness InGiaN* blue,, green, and yellow light-emitting diodes; with quantum well struct tuvQs)) Jpn J. Appl. Phys. 34, 1797 (1995).

30. Shaht JiMi, Ei Y.-E., Gessmann? Thi, and'- Schubert: E:. E^ «Experimental analysis^ and? theoretical' model:; for anomalously high: ideality factors' (п*> >2,0) in: AlGaN/GaN/?-« junctions diodes» Ji Applf. Phys: 94; . 2627 (2003).

31. Люминесцентные и электрические свойства светодиодов In-GaN/AlGaN/ GaN с множественными квантовыми ямами / ВС Е. Куд-ряшов, А. Н. Туркин, А.Э. Юнович, А.Н. Ковалев, Ф.И. Маняхин /7 ФТП. 1999. Т.ЗЗ, Лг«4. G. 445-450.

32. Электрические свойства и спектры люминесценции светодиодов: на основе reTep0nepex0fl0B;InGaN/GaN с модулированно-легированными: квантовыми:ямами / G.C. Мамакин, А.Э. Юнович^ Av Б: Ваттана,.ФгИ;. Маняхин // ФТИ: 2003; Т. 37. Вып. 9. С. 113.1-1137.

33. Nakamura S., Mukai Т., and Iwasa* N,,. «Light-emitting GaN-based compound7 semiconductor device» US Patent 5,578,839 (1996).

34. Nakamura S., Mukai Т., and Iwasa,N. «Light-emitting GaN-based compound semiconductor device» US Patent 5,747,832 (1998);

35. Schubert E.F. and: Hunt N.E.J. «15.000 hours stable operation of resonant-cavity light-emitting diodes» Appl Phys. A 66, 319 (1998).

36. Watanabe H. and Usui A. «Light emitting diode» US Patent 4,680;602,. issued July 14(1987).

37. Guo X., Li Y.-L., and Schubert E.F. "Efficiency of GaN/GalnN light-emitting diodes with interdigitated mesa geometry"^/?/?/. Phys. Lett. 79, 1936(2001).

38. Мешков С.П. Основы светотехники. М.: Техническая литература. I960.-Т. 1,2.-230 с.

39. Шмаков П.В. Телевидение. М.: Связьиздат. 1965. 328 с.

40. Сощин Н.Р. Люминофоры для^ белых светодиодов/Светодиоды и лазе-ры.2002. №Т-2. С.60-69

41. Abramov V., Scherbakov V. et and. Patent WO 2006 006 002.

42. Abramov V., Scherbakov V. et and. US Patent 2006 006336A.

43. Абрамов B.C., Щербаков H.B., Рыжиков И.В., Сушков В.П., Юнович А.Э. Белые светодиоды//Светодиоды и лазеры. № 1-2. 2002. С. 25-30.

44. Гридин В.Н., Рыжиков И.В., Виноградов B.C., Щербаков В.Н. Полупроводниковая лампа источник освещения, альтернативный лампам накаливания и электролюминесцентным лампам//Компьютерная оптика. 2008. Том 32, № 4, с.375-383.

45. Гридин В.Н., Полупроводниковая лампа новый, эффективный, надежный и экологически чистый источник освещения// Гридин В.Н., Рыжиков И.В., Щербаков В.Н. Экология промышленного производства. - № 4, октябрь 2007 г. - с. 48-52.

46. Щербаков В.Н., Основные проблемы создания источников освещения на базе инжекционной люминесценции, альтернативных лампам накаливании и люминесцентным лампам// Щербаков В.Н., Абрамов B.C., Рыжиков И.В. Приборы. 2007.- № 5. с. 45-56

47. Рыжиков И.В., Новый эффективный источник освещения полупроводниковая лампа с люминофором// Рыжиков И.В., Щербаков В.Н. В сб. трудов МНТК «Информационные технологии в науке, технике и образовании». М: МГУПИ. 2007. - Том II. - с.36-46

48. Гридин В.Н., Полупроводниковая лампа источник освещения будущего// Гридин В.Н., Рыжиков И.В, Щербаков В.Н. Автоматизация в промышленности. 2007. - № 7. - с.63-65.

49. Krames М. R. el al. "High-brightness AlGalnN light emitting diodes" Proc. SPJE 3938, 2 (2000).

50. Nakamura S., Senoh Mb, and Mukai T. "P-GaN/N-InGaN/N-InGaN double het-erostructure blue-light-emitting diodes" Jpn. J. Appl. Phys. 32, L8 (1993a).

51. Razeghi M. and Henini M. "Optoelectronic devices: Ill-nitrides" (Elsevier, Amsterdam, 2004).

52. Шретер Ю. Г., Ребане Ю.Т., Зыков В. А., Сидоров В. Г. Широкозонные полупроводники. — Спб.: Наука, 2001. — 125 с.

53. Asif Khan. AlxGai-iN based deep ultraviolet emitters and detectors // MRS 2006 Fall Meeting, Symposium I: abstr.

54. Streubel K., binder N., Wirth R., and Jaeger A. "High brightness AlGalnP light-emitting diodes" IEEE J. SeL Top. Quantum Electron. 8,321 (2002).

55. Bergh A., Craford G., Duggal A., and Haitz R. "The promise and challenges of solid-state lighting" Physics Today p. 42 (December 2001).64. lvey H. F. "Color and efficiency of luminescent light sources"/ Opt. Soc. Am. 53, 1185 (1963).

56. Zukauskas A., Vaicekauskas R., Ivanauskas F., Gaska R., and Shur M.S. "Optimization of white polychromatic semiconductor lamps" Appl. Phys. Lett. 80, 234 (2002b).

57. Luo R, Kim J. K., Schubert E.F., Cho J., Sonc C, and Park Y. "Analysis of high-power packages;for phosphor-based white-light-emitting diodes!1 Appl. Phys. Lett. 86, 243505 (2005).

58. NarukawaY. "White lightLEDs" Optics ¿¿ Photonics News. 2000: 15, №4, p. 27 (2004).Osram-SylvaniaGorporation.Data sheet on type 43 50 phosphor. ' ''.'.''■'■'•

59. PotdevibA;, Ghadëyron G;, Boyer D., Gailliër Bt, andiMahibmK "Sol?-gef based YAG:Tbv or EuJ phosphors for application in lighting sources" J. Phys. D:Appl. Phys. 38,3251 (2005).

60. Schlotter P., Schmidt R., and Schneider J. "Luminescence conversion of blue light emitting diodes" Appl. Phys. A64, 417 (1997).

61. Thornton W. A. "Luminosity and color-rendering capability of white light" J. Opt. Soc. Am. 61,1155 (1971 ).

62. Walter W. "Optimum phosphor blends for fluorescent lamps" Appl. Opt. 10, 1108 (1971).

63. Мощные светодиоды белого свечения дляюсвещения/М: JT. Бадгутди-нов, II.А. Гальчина, Л.М. Коган, И: Т. Рассохин, Н. П. Сощин, А.Э. Юнович//Светотехника: 2006. №3. С. 36-40.

64. Amano H:, Kito M., Hiramatsu К., and Akasaki I. "P-type conduction in Mg-doped GaN treated with low-energy electron beam: irradiation (LEEBI)" Jpn. J. Appl, Phys. 28, L21 1 2 ( 1 989).

65. Bernard.ini F., Fiorentini V., and Vanderbilt D. "Spontaneous polarization and piezoelectric constants of III-V nitrides" Phys. Rev. В 56, R10 024 (1997).

66. Chichibu S., Azuhata Т., Sola Т., and Nakamura S. "Spontaneous emission of localized excitons in InGaN single and multiquantum well structures" Appl. Phys. Lett. 69,4188 (1996).

67. Goepfert I.D., Schubert E.F7., Osinsky A., Norris P.E., and Faleev N.N. "Experimental and theoretical study of acceptor activation and transport properties in p-type AUGai-xN/GaN superlattices" /. Appl. Phys. 88, 2030 (2000).

68. Strife S. and Morkoc II., "GaN, A IN, and InN: A review" J. Vac. Sci. Technol. В 10, 1237(1992).

69. Спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов на основе многослойных гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с квантовыми ямами / К. Г. Золина, В.Е. Кудряшов, А.Н. Туркин, А.Э. Юнович // ФТП. 1997. Т.31, № 9. С. 1055-1061.

70. Виноградов B.C., Рыжиков И.В., Руденко Н.Н., Сумин С.Б., Фирсов^ А.С. Полупроводниковая лампа-новый источник освещения//Сборник «Инновационные технологии в науке, технике и образовании». М.: МГУПИ, 2008, т. 2. с. 3-19.

71. Кондратенко B.C., Рыжиков И.В., Куроедов А.В., Виноградов B.C., Фирсов А.С., Руденко Н.Н. Полупроводниковые источники освещения революция в оптоэлектронике// «Вестник МГУПИ». 2009, № 1.

72. Fujii Т., Gao Y., Shariiia R., Flu E. L., DenBaars S. P.', and Nakamura S. "Increase in the extraction efficiencv of GaN-based liaht-emittinu diodes via surface roughening" Appl. Phys. Lett. 84, 855 (2004).

73. Windisch R., Room an C, Kuijk M., Borghs G., and'Heremans P. "Impact of texture-enhanced transmission on high-efficiency surface-textured light-emitting diodes" Appl. Phys. Lett. 79, 23L5 (2001).

74. Windisch R., Room an C, Dutta В., Knobloch A., Borghs G., Doehler G. H., and Heremans P. "Light-extraction mechanisms in high-efficiency surface-textured light-emitting diodes" IEEE J. Det. Top. Quantum Electron. 8. 248 (2002)

75. Gessmann Th., Schubert E. F., Graff J.W., Streubel K., and Karnutseh С "Omnidirectionally reflective contacts for light-emitting diodes" IEEE Electron. Dev. Lett. 24, 683 (2003).

76. Кондратенко B.C., Абдуллаев O.PI, Рыжиков И.В., Виноградов B.C., Фирсов А.С. Сравнительное исследование воздействия проникающей радиации на светодиоды нового поколения на основе AlGalnP и А1-GalnN гетероструктур/ТПриборы. 2009, № 3, с.24-36.

77. Herring С. Bell Sest.Tech.J. 1949. V.28. N.401. Р.172-181.96; Rittner E.S. Phys Rev. 1954. V.94:. Р:116Г-1172.97: HàllfR;N; Power rectifiers and-transistors://ProcARE. 1952: P.1512-15№

78. Panioa Э.И.,. Толпыго КБ. Прямая вольт-амперная характеристика плоскостного ' выпрямителя, при; значительных токах //ЖТФ. 1956. Т.26. Вып.7. €.1419-1426.

79. Paramenter R.H., Ruppel W.S. Appl: Phys. 1959. V.39. P. 1548-1555.103:Ламперт M., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах/Пер. с англ.//М.: Мир. 1973. 146 с.104:Lampert М: A., Rose A. Phys. Rev/ 1961. V.121. Р, 26-31.

80. Ю5.Абдуллаев O.P., Кондратенко B.C., Рыжиков И.В., Виноградов B.C. Люмен-амперные характеристики р-n -п-структур на основе твердых растворов фосфида и нитрида: галлия индия алюминия (тео-рия)//«Вестник МГУПИ». 2009, № 21, с.95-103.

81. ЮБ.Виноградов B.C., Рыжиков И.В. Исследование воздействия быстрых нейтронов и электронов на светодиоды с белым цветом свечения// Сборник «Инновационные технологии в науке, технике и образовании». М.: МГУПИ, 2008, т. 2, с. 20-29.

82. Ш.Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука. 1977. 672 с.