автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Контроль радиационной стойкости мощных светодиодов на основе широкозонных полупроводников

На правах рукописи

РЫЖИКОВ ВАЛЕНТИН ИГОРЕВИЧ

КОНТРОЛЬ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ МОЩНЫХ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной

среды, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2004 г.

Работа выполнена

в Московской государственной академии приборостроения и информатики

Научный руководитель:

д.т.н., профессор Крючков М.А.

Официальные оппоненты:

Д.т.н., профессор Гуляев А.М. к.т.н., профессор Мысловский Э.В.

Ведущая организация:

ОАО «Оптрон»

Защита состоится « 22 » июня 2004 г. в 12 часов на заседании диссертационного сомт Д 212.119.01 Московской государе тмнвоалгяддмш вряборострое-

ния и информатики по адресу: 107846, г. Москва, Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии.

Автореферат разослан « 20 » мая 2004 г.

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

В.В.Филинов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность работы

Разработанные в середине 90-х гг. мощные сверхяркие светодиоды на основе твердых растворов алюминия, галлия, индия, фосфора и нитрида галлия, индия, алюминия способны заменить лампы накаливания, люминесцентные и др. источники сигнализации, индикации и освещения в светотехнических приборах большого радиуса действия: светофорах, маяках, бортовых сигнальных и осветительных огнях, информационных табло, шахтерских лампах и др. В ближайшее время они найдут самое широкое применение не только в гражданской, но и в бортовой (включая космическую) и военной аппаратуре. Необходимым условием их применения в аппаратуре спецназначения является информация о радиационной стойкости. Однако в известной нам литературе отсутствуют публикации по данной проблеме.

1.2. Цель работы

Контроль радиационной стойкости и оценка изменения электрических и световых характеристик светодиодов на основе широкозонных полупроводников при воздействии на них проникающей радиации.

Данная цель достигалась постановкой и решением следующих задач:

1) Разработка математической модели влияния проникающей радиации на электрические и световые характеристики светодиодов.

2) Создание методик и аппаратуры для комплексного исследования различных свойств светодиодов под воздействием облучения и оценки их радиационной стойкости.

3) Экспериментальное исследование и выявление аналитических зависимостей влияния различных видов облучения на функциональные характеристики светодиодов.

1.3. Научная новизна

1) Математическая модель механизма изменения излучательных характеристик светодиодов с множественными квантовыми ямами при облучении.

2) Оригинальные методы изучения вольт-фарадных (ВФХ), вольт-амперных (ВАХ) и люмен-вольт-амперных (ЛВАХ) характеристик в многослойных светодиодных «чипах».

3) Усовершенствованный метод измерения распределения концентрации заряженных центров (РЗЦ) в активных областях светодиодной структуры на основе анализа динамической барьерной емкости.

4) Экспериментальные результаты исследования деградации, контроля и оценки радиоактивной стойкости светодиодов на основе (А1хОа1-х)о,51по,5Р/ОаМ и А^ОаьуШпхОа^Ы/ОаЫ/АЬОэ при воздействии на них нейтронов и гамма квантов.

1.4. Практическая ценность

Практическая ценность заключается в следующем:

1) Разработанная математическая модель и полученные аналитические зависимости позволяют повышать качество разрабатываемых перспективных светодиодов нового поколения.

2) Получешше результаты являются базой при определении квалификационной группы стойкости светодиодов на

| БИБЛИОТЕКА |

пиков в соответствии с ГОСТ В.39.404-81 РФ.

1.5. Внедрение результатов

Результаты использованы в технологической документации на выпускаемые и вновь разрабатываемые приборы.

1.6. Апробация результатов

Основные результаты работы докладывались на 8, 9 и 10 Международных научно технических конференциях «Моделирование электронных приборов и техпроцессов, обеспечение качества, надежности и радиационной стойкости приборов и аппаратуры» в 2001-2003 гг., г. Севастополь, на Международном научно - техническом семинаре «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниках» в 2002 г., г. Москва, на Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем «Стойкость-2002» в 2002г., г. Лыткарино, на Всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы», в 2001 г., г. Москва.

1.7. Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.

1.8. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Основная часть диссертации изложена на 87 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок и 3 таблицы.

1.9. Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1) При моделировании механизма изменения излучательных характеристик светодиодов с множественными квантовыми ямами от облучения необходимо учитывать возникновение на границе инверсии проводимости высо-коомного компенсированного слоя.

2) В зависимости от свойств несимметричного с высокоомной областью на границе возможен переход зависимости от экспоненциальной к степенной с величиной показателя степени от 2 до 4.

3) Измерение характеристик светодиодов совместно с барьерной емкостью, включенной в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, и подаче нескольких переменных импульсов тока с близкими частотами позволяет достоверно определить распределение концентрации заряженных центров на краю ОПЗ с градиентом до а < 10м см"4.

4) Светодиоды на основе в области красного свечения являются более стойкими к облучению, чем все остальные, выпускаемые в настоящее время. Максимальной стойкостью в области зеленого свечения обладают светодиоды на основе InGaN, выращиваемые на SiC.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цели исследования и основные задачи, решаемые в диссертационной работе.

В первой главе проанализированы методы контроля радиационной стойкости первого поколения светодиодов на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В5. Приведены результаты оценки стойкости светодиодов из ваР, ОаА5о,бРо,4 и Л1о.>зОао,б7Аз.

Во второй главе рассмотрены методы контроля и оценки радиационной стойкости на основе математической модели светодиода, содержащего р-п- или гетеропереход и легированную активаторами люминесценции р- или п-область.

В случае неравномерного распределения активаторов в этой области, задавае-

мой соотношением следующий вид:

зависимости силы света от напряжения и тока имели

1у = СрР0рап!(врТр)Т-ехр(еи/кТ), 1У =

,, п+2

_ Срап!Рр т^Т"

ЯГ,

(1)

рп

где Ср — сечение захвата дырки центром излучательной рекомбинации, остальные обозначения общепринятые.

Если основной причиной снижения силы света является деградация безызлу-чательного времени жизни:

то для режимов фиксированного напряжения и тока имеем следующие зависимости силы света от флюенса:

(1уо/ЬГП+1) = 1 + ТОрК,Ф; (ЬО/1УГ"~' = 1 + ТОрК,Ф. (3)

Первая, с п =1, использовалась большинством авторов для оценки константы повреждаемости.

Рассмотренная выше модель является скорее исключением, чем правилом. В большинстве случаев при изготовлении светодиодов в районе инверсии проводимости образуется высокоомный компенсированный слой, т.е. светодиод имеет р+-п -п+-структуру, а излучательная рекомбинация преобладает либо в компенсированном слое, либо в квантовых ямах

В режиме высокого уровня инжекщш при дрейфовом механизме переноса электрического тока и преобладании омической релаксации и излучательной рекомбинации в одной квантовой яме исходные уравнения для расчета тока и силы света можно записать в следующем виде:

= ^ 7 + 3 = е(Ь + 1)црпЕ,

(4)

где - скорость излучательной рекомбинации носителей в квантовой яме.

До облучения скорости излучательной и безызлучателыюй рекомбинации в оптически активной компенсированной области могут быть сравнимы по величине. Однако после облучения последняя преобладает и при расчете тока И^л, в (4) можно пренебречь. Заменяя в (4) Е на и/<1, с!ЕЛ1х на 1Ш2 и исключая п из исходных уравнений, имеем:

Данный участок ВАХ теоретически был получен Рашба и Толпыго и затем Лампертом и Роузом.

Выражения для силы света из квантовой ямы шириной W для линейной и «квадратичной» скорости излучательной рекомбинации могут быть записаны в следующем виде:

1у=/—¿х; 1У = Р/прс1х. (6)

о тя о

Здесь Тя - излучательное время жизни, а р - коэффициент излучательной рекомбинации, W - ширина квантовой ямы.

Для расчета силы света необходимо знать соотношение между концентрацией носителей в квантовой яме и компенсированном слое. Считая, что яму можно рассматривать как центр захвата электронов и дырок, в первом приближении можно считать Пня =Упп» Ркя =ТрР- Подставляя в (6) выражение для концентраций, полученные из решения уравнений (4), имеем:

_ Уп /2ЬтР(п0-Ро) п. , 2ру„Ур\Утр(по-Ро) :

1у = -

'-/У,

е(Ь + 1>1 ^ ь " Зе(ь + 1)с!

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

При наличии в компенсированном слое нескольких квантовых ям падение напряжения в последних может вносить заметный вклад в общее падение напряжения на структуре.

В случае двойной инжекции, дрейфовом механизме переноса при преобладании времени пролета в изоляторе или собственном полупроводнике и излучательной рекомбинации в квантовой яме исходные уравнения принимают следующий вид:

е8ео е ёх

-1.

(7)

Ь + 1 п

Е— "Ч —+ .ТР

ах

j = e(b + l)^l пЕ

(8)

Заменяя Ес1Е/с1х на и2/с!3, Е на и/<1, считая п/тр»КГЛ и исключая п, получаем:

о а

Данный участок ВАХ впервые был выведен Лампертом и Роузом.

Из (6) и (9) нетрудно рассчитать силу света из квантовой ямы в компенсированном слое в случае линейной и «квадратичной» скорости излучательной рекомбинации:

Г2^1/3 (е,соЦрХр)'/3 .,„ 25 рУ^ео^Тр)2'3 ,4/3 Ы 'епГхкй2'3'1 б'

(10)

Зависимость силы света от флюенса можно записать в следующем виде:

где п = 3 при линейной и п =3/2 при «квадратичной» скорости рекомбинации носителей в квантовых ямах.

Дрейфовые участки ВАХ наблюдались в том случае, когда напряжение на р+-или гетеропереходах близко к контактной разности потенциалов и преобладает падение напряжения в компенсированном слое. Когда существенную роль играет падение напряжения на переходах, концентрации и градиенты концентрации носителей в п"-области значительны, преобладает диффузионный перенос, распределение носителей находится из решения диффузионного уравнения. Высокая концентрация носителей в "-слое приводит к существенной инжекции в легированные

области при повышенной плотности тока, если отсутствует ограничение тока гетеропереходами.

При рекомбинации электронов через глубокие акцепторные (дырок через до-норные) центры излучателыюй рекомбинации в компенсированном слое в значительном интервале токов и температур скорость излучательной рекомбинации линейна.

Когда преобладает излучательная рекомбинация свободных носителей заряда, в том числе в квантовых ямах, свободных и связанных экситонов, электронов и дырок на донорно-акцепторных парах, носителей на мелких донорах (акцепторах) сила света пропорциональна произведению концентраций электронов и дырок.

При преобладании линейной излучательной и безызлучательной рекомбинации в компенсированном слое имеем:

Тр М(с1/ьр) +1] Ис1/ьр) + Ьу] [с!ф/ьр) -1]

2ети Ь2 увЬ3 (с!/ь р)

и обратная величина силы света является линейной функцией флюенса облучения. При «квадратичной» скорости излучательной рекомбинации для «короткого» и «длинного» светодиода получаем:

1у =

(12)

т 2рТР^+1) -2

Ъ2уА

IV =

е Ьуц

(13)

(14)

где

диода.

Данные зависимости соответствуют холловскому участку ВАХ: ] = ^ехр(еи/кТ),

где соответственно для «короткого» и «длинного» свето-

Если коэффициенты инжекции р+-п*и п+-п -переходов по прежнему близки к единице, а плотности носителей вследствие высокой концентрации центров реком-

2=1

бинации связаны соотношением то при «квадратич

ной» скорости излучательной рекомбинации

1У=р}прах=(2/з)2/3р(ык/е)1/2-(ьпз/опвь3/2(^/ьп))-?сь3/2(х/Ьп)=

Щ'Щт/еГ2^2 ¡3/2 (2 ^„МП ЙЛ

£3

(15)

Участки ВАХ, соответствующие данному случаю, были рассмотрены Г.Ф.Холуяновым. А.ФЛейдерман и В.В.Осиповым с В.А.Холодновым, которыми была получена следующая зависимость:

.Л-(е/ЫкГ2пГш(а/и)ехр(еи/1>5кт)

2 Ьп

Близкая зависимость имеет место также при эффективной инжекции носителей в одну из двух низкоомных областей, когда коэффициент инжекции одного из переходов достигает насыщения в несимметричной -структуры

Если падение напряжения преобладает в компенсированном слое, а рекомбинация в одной или двух низкоомных областях, то экспоненциальную сменяет степенная зависимость тока от напряжения:

где величина показателя п = 4 или 2.

В третьей главе рассмотрены экспериментальные методы исследования радиационной деградации, контроля и оценки радиационной стойкости светодиодов на основе алингапов (А1хОа1-х)о,51по,5Р и нитридов галлия-индия-алюминия (А1уСа1.уЫ)/(1пхОа1.хНУОа^ после воздействия нейтронов и гамма квантов. У све-тодиодов измеряли вольт-частотно-фарадные характеристики (ВЧФХ), прямые и обратные вольт-амперные характеристики (ВАХ), люмен-вольт-амперные характеристики (ЛВАХ), распределение концентрации заряженных центров (РЗЦ) в менее легированной, как правило, оптически активной области структуры. Изменение ВЧФХ, ВАХ, ЛВАХ и РЗЦ проводили в автоматическом режиме во время облучения с использованием оригинальных методов и измерительных установок на базе персонального компьютера. Разработка методов и комплекта установок была выполнена под руководством проф. Маняхина Ф.И.

Метод измерения РЗЦ основан на анализе параметров динамической барьерной емкости. В соответствии с этим методом на исследуемый СД с барьерной емкостью, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, подается два малых переменных импульса тока с близкими частотами й и 12, для которых исследуемая структура представляет собой емкостную нагрузку. На эквивалентной схеме ее можно представить в виде двух последовательно включенных барьерных емкостей - барьерной емкости по постоянному смещению Сс и динамической барьерной емкости по переменному сигналу Сс:

п _œ0S

Ce" w •

_ 2S£QS

Cd"W

где е и ео - относительная и абсолютная диэлектрическая константы; S - площадь р-n-перехода; W - ширина области и пространственного заряда (ОПЗ); AW - амплитуда модуляции ширины ОПЗ.

Нелинейная барьерная емкость обладает гетеродинными свойствами, вследствие чего разночастотные сигналы на выходе операционного усилителя преобразуются в сигнал вида

где

- амплитуда входного сигнала. На выходе операционного усилителя селективно выделяются сигналы и(^) и И(Ы) на несущей частоте + и на удвоенной частоте модуляции - Гг), соответственно пропорциональной ширине ОПЗ и обратно пропорциональный концентрации заряженных центров на ее краю N(W):

eeoS

U(N) =

AQ

2eœ 0S2N(W)'

(19)

где Д<3 - амплитуда малого переменного заряда смещения (поддерживается постоянной); е — элементарный заряд. Все указанные параметры, входящие в данное выражение, априорно известны, а измеряемые параметры W и N(W) определяются по U(W) и Щ^.

Оба эти сигнала выделяются одновременно, что позволяет получать распределение концентрации неподвижных заряженных центров на краю ОПЗ в пределах ее гоменения при подаче на структуру медленно гоменяющегося напряжения смещения.. Вследствие малости инжектируемого заряда « 10"12 Кл усреднение концентрации заряженных центров происходит в пределах изменения ДАУ 2: 30 нм, т.е. данный метод позволяет выявить области с градиентом концентрации а £ 10м см"4.

Светодиоды облучали нейтронами и гамма квантами. Источником нейтронов с энергией 2,65 МэВ являлся горизонтальный канал реактора ИРТ-2000 МГФИ с устройством, позволяющим варьировать спектр нейтронов. Энергию нейтронов измеряли активационным методом, а плотность потока - с помощью серных пороговых детекторов.

В качестве источника гамма квантов с энергией 1,25 МэВ использовалась кобальтовая пушка ГУ-2000.

Светодиоды на основе алингапов излучали в красной и желтой области спектра. Легированный магнием слой р-^хСаюОо^По^Р с повышенным содержанием алюминия в активной области позволял создавать гетеропереход, эффективно инжектирующий дырки в эту область. Параметры гетероструктуры до облучения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Цвет, Хж, № 20 мА 40 мА

подложка обр. и™, В IV. кД и№В IV, кД

1 1,94 0,054 2,06 0,113

2 1.96 0,058 2,06 0,117

Красный, 640 нМ, 3 1,« 0,058 2,07 0,116

сапфир 4 1,96 0,055 2,08 0,113

5 1.96 0,056 2,08 0,113

Ср. 1,95 0,056 2,07 0,114

1 2,26 0,313 2,47 0,591

2 2,41 0,326 2,69 0,627

Желтый, 390 иМ, 3 2,43 0,320 2,73 0,607

сапфир 4 2,39 0,324 2,68 0,619

5 2,40 0,322 2,70 0,611

СР- 2,38 0321 2,65 0,611

Экспериментальные результаты по влиянию облучения на профили показаны на рис. 1.

Концентрация в легированных областях практически не менялась, а ширина компенсированного слоя заметно возрастала.

Из данных рис. 1 следует что светодиоды имели р+-п -п^-гетероструктуру с шириной компенсированной активной п*-области 0,15-0,20 мкм до облучения и 0,20,3 мкм после воздействия нейтронов с флюенсом 4,8-1015 н/см2.

ВАХ светодиодов, излучающих в красной области спектра, до и после облучения приведены на рис. 2. На рис. 3. показаны зависимости «фактора неидеальности» от напряжения. Значение р = 2,0 в интервале 1,3-1,6 В и р = 1,5 при 1,62-1,75 В.

Из данных рис. 2 и 3 следует, что эмпирическим зависимостям соответствуют аналитические зависимости (14) и (16), отвечающие модели р+-п'-п+-структуры, когда излучательная и безызлучательная рекомбинация преобладает в компенсированной п -области, где расположены несколько квантовых ям. Возрастание токов насыщения с облучением связано со снижением безызлучательного времени жизни вследствие генерации центров рекомбинации, причем согласно (2), (14) и (16) зависимость тока от флюенса имеет следующий вид: О/ьМ^оКгФ

с п = 1-2 в зависимости от ширины компенсированного слоя.

Степенной участок ВАХ I = В (и-ик)" с п = 1,8-2,1 отвечает дрейфовой модели Рашба-Толпыго и диффузионной модели Клаймена.

Вследствие слабой зависимости тока от флюенса можно отдать предпочтение дрейфовой модели.

Экспериментальные зависимости силы света от тока и флюенсов нейтронного облучения представлены а графиках рис. 4.

При малых флюенсах зависимость силы света от тока линейна. Начиная с Ф = 1013 н/см2 1у ~ 1ЗЛ при малых токах она заметно менялась с облучением, что соответствует расчетным соотношениям (7) и (15). При токах свыше 10 2 А, соответствующих степенному участку ВАХ, сила света является линейной функцией тока и флюенса. Используя (7) нетрудно оценить константу повреждаемости времени жизни: (ТоК,) = (1,5±0,2)10'М СМ2/н. Сила света не зависела от дозы гамма облучения, пока последняя не превышала 106 рад.

Таким образом светодиоды на основе алингапов оказываются значительно более стойкими, чем светодиоды с красным

цветом свечения.

ВАХ светодиодов с желтым цветом свечения на основе алингапов и значения фактора неидеальности до и после облучения приведены на рис. 5 и 6.

В интервале напряжений 1,5-1,9 В и токов Ю'^-Ш"3 А ВАХ отвечает модели Холла, согласно которой рекомбинация преобладает в компенсированной области све-тодиода. Ток насыщения относительно слабо меняется с облучением, что согласно (14) может являться следствием частичной компенсации снижения времени жизни генерацией дырочных ловушек.

Степенной участок ВАХ, также как в случае СД, излучающих в красной об-

ласти спектра, описывается степенной зависимостью тока от напряжения с п = 2, причем величина тока практически не менялась при облучении. Это также согласуется с дрейфовой теорией Рашба-Толпыго.

Зависимость силы света от тока и флюенса облучения показана на рис. 7.

Константу повреждаемости можно определить по изменению силы света на степенном участке ВАХ, когда ее зависимость от тока и времени жизни линейна. Используя экспериментальные результаты и выражение (2) получаем: (ТоКх) = (4,2±0,3)1014 см2/н.

Светодиоды, излучающие в сине-зеленой области спектра изготавливали на основе многослойных эпитаксиальных гетероструктур твердых растворов AlYGai.YNZInxGai.xN/GaN, которые выращивали на подложках из лейкосапфира (А1зОз) или карбида кремния.

Карбид кремния обеспечивал эффективный отвод тепла у мощных СД. Активной областью являлись квантовые ямы из 1пхОа].хМ С X = 0,3-0,5 для светодиодов зеленого и с X « 0,1-0,2 для структур синего цвета свечения, которые создавались в слое нитрида галлия. Двойную инжекцию электронов и дырок в активную область осуществляли гетеропереходы Радиационную деградацию исследо-

вали на эпитаксиальных структурах, выращенных на карбидокремниевой подложке и на подложке из сапфира. Размеры кристаллов составляли 300x300 мкм. Параметры гетероструктур до облучения приведены в табл.2.

На графиках рис. 8 приведены профили распределения заряженной примеси структур на карбидокремниевой подложке, излучающих в зеленой и синей области спектра, до и после облучения. Из рисунка видно, что в отличие от гетероструктур на основе (А^Оа^х^Ипо.зР облучение не влияет на распределение примеси в оптически активной области. Ширина компенсированного слоя у этих структур составляла 0,08 мкм. Излучателыгая рекомбинация преобладала в 4-5 квантовых ямах, расположенных в компенсированном слое или в области с пониженной концентрацией примеси

Таблица 2

Цвет, К™ подложка № обр. 20 мА 40 мА

и^в I* кД иш,в 1у,кД

Зеленый, 522 нМ, карбид кремния 1 3,89 0,162 4,56 0,261

2 3,90 0,140 4,52 0,229

3 3,95 0,142 4,62 0,236

4 3,93 0,156 4,64 0,249

5 3,93 0,163 4,61 0,264

Ср. 3.92 0,153 4,59 0,248

Зеленый, 322 нМ, сапфир 1 3,33 0,187 3,82 0,272

2 3,24 0,217 3,69 0,2314

3 3,26 0,200 3,74 0,288

4 3,42 0,186 3,96 0,272

5 3,17 0,197 3,60 0,283

Ср. 3,29 0,197 3,76 0,286

Синий, 460 нМ, карбид кремния 1 3,32 0,027 3,70 0,042

2 3,31 0,027 3,70 0,042

3 3,33 0,024 3,71 0,037

4 3,31 0,022 3,72 0,034

5 3,32 0,031 3,69 0,046

Ср. 332 0.026 3,70 0,040

N.

fMJ

1618-

1Е17

о.ооооов 0.000004 0.000010 0.000011 х,™ "о^ ' ^ом ' 0.000012 х™

(а) (б)

Рис. 8.

Профили распределения наряженных центров а активной области светоднодов. играющих в зеленой (а) и синей (б) области спектра до (1) и после (2) облучения нейтронами с флюенсом 4,8-Ю15 н/смг

Структуры, выращенные на сапфировой подложке, имели распределение заряженных центров, показанное на рис. 9, которое отличалось от приведенного выше.

Оптически активная область располагалась не в компенсированной, а в переменно легированной кремнием ^области. В четырех квантовых ямах шириной 20-30 А, где преобладет излучательная рекомбинация, для повышения эффективности излучательной рекомбинации степень легирования была снижена и составляла (1-2)1017 см"3. Барьеры между ямами были более легированы, до уровня (1-2)-1018 см'3.

Электроны, диффундируя из барьеров в квантовые ямы, создавали избыточный отрицательный заряд и компенсировали электрическое поле, возникающее из-за пьезоэлектрического эффекта вследствие различных постоянных решетки 1по 45Оао,55К и GaN.

Из энергетической диаграммы структуры, приведенной на рнс. 10. следует, что концентрация электронов в квантовых ямах выше, чем в барьерах п электронный газ. как правило, вырожден.

Т.к. поле, связанное с пьезоэффектом, существенно скомпенсировано, квантовые ямы содержат повышенную концентрацию электронов п заряжены отрицательно, то создаются благоприятные условия для пзлучательной рекомбинации электронов с дырками, которые инжектируются гетеро р-п-переходом Действительно, как следует из таблицы 2. сила света в структурах с переменно легированной оптически активной ^областью выше по сравнению со структурами, в которых квантовые ямы расположены в равномерно легированных или компенсированных областях. Т.к. в этих структурах ширина компенсированного слоя составляет 0.02-0.03 мкм, а активная область легирована, то падение напряжения существенно снижено, что также иллюстрируется данными таблицы 2.

ВАХ СД до п после облучения напоминают приведенные на рис. 5.

Фактор неидеальности светодиодов (3 = 3-4. Показатель степени на степенном участке ВАХ п = 2.8-3.1. что качественно согласуется с дрейфовой моделью Лам-перта-Роуза (выражение (9)) Эмпирическая зависимость силы света от тока 1у = 1"\ приведенная на рис. 11. согласуется с расчетной (выражение (10)). если предположить, что линейная mлуча тельная рекомбинация имеет место в квантовой яме, расположенной в компенсированном слое, при токах, соответствующих степенному участку ВАХ.

Рассчитанная на основании выражения (11) величина произведения (ТоК,) = (5,б±1,2)10'15 СМ2/н существенно ниже, чем у светодиодов первого поколения на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В5. После дозы гамма квантов 106 рад сила света у большинства СД не менялась. У части СД изменения не превышали двукратные. Вольт-люмен-амперные характеристики СД с синим цветом свечения были качественно аналогичны характеристикам СД, излучающим в зеленой области спектра. Фактор неидеальности экспоненциального участка =1,5, что соответствует теоретической модели СД, имеющего компенсированный слой (выражение (16)). По-видимому, это является следствием более совершенной гетерост-руктуры из-за меньшего содержания (X) в 1пхСа1.хК (X — 0,1-0,2). На степенном

участке ВАХ, как в предыдущем случае, I = А(и~ик)3- На графиках рис. 12 представлены зависимости силы света от тока и флюенса. При они могут быть записаны в виде: = а!"1 + Ы™1 с П[ = 1,29 и П2 = 0,73, что согласуется с расчетом (выражение (10)), если предположить, что при токе 10'2 А преобладает «квадратичная» и большем токе — линейная излучательная рекомбинация в квантовых ямах. Другой возможной причиной появления сублинейной люмен-амперной характеристики является возникновение сильного электрического поля в компенсированной области, напряженностью свыше 105 В/см, которое разделяет электроны и дырки в квантовых ямах и перебрасывает электроны в непрямые долины зоны проводимости с последующей их безызлучательной рекомбинацией.

Из данных рис.12 следует, что контроль радиационной стойкости следует проводить при токе 2-3 мА, когда напряженность поля в квантовых ямах минимальна. Величина произведения (тоК,) = (1,4±0,3)-10'15 см3/н, т.е. данные СД обладают максимальной стойкостью.

В четвертой главе рассмотрены экспериментальные методы исследования радиационной деградации, контроля, оценки и повышения радиационной стойкости светодиодов из карбида кремния с желтым цветом свечения. Интерес к данной проблеме связан с относительно невысокой радиационной стойкостью светодиодов из (А1хОа1.х)о1з1по,5р, излучающих в желтой области спектра. Основной проблемой применения светодиодов из карбида кремния является низкая эффективность ЭЛ, которая в определенной мере может быть скомпенсирована повышением номинального тока. Исследования зависимости силы света от облучения показали, что радиационная стойкость светодиодов из карбида кремния существенно определяется структурой р-п-перехода и родом легирующей примеси. При относительно высоком уровне легирования азотом ширина оптически активного компенсированного слоя соизмерима с размерами кластеров, которые образуются в результате облучения. Кластеры способны шунтировать области пространственного заряда и компенсированные слои, что приводит к катастрофическим отказам. Снижение уровня легирования азотом и замена азота кислородом позволили увеличить ширину компенсированного слоя и устранить эффекты шунтирования. Замена бора алюминием для создания р-п-перехода позволила повысить коэффициент инжекции дырок в активную область и улучшить линейность люмен-амперной характеристики при больших токах.

Снижение силы света при облучении связано как с деградацией времени жизни, так и с генерацией дырочных ловушек. Введение при изготовлении светодиодов относительно глубоких электронных ловушек (кислорода), компенсирующих дырочные, введенные облучением, позволило уменьшить константу повреждаемости в три раза. Величина произведения (ТоК,) равнялась 3-10'15 см2/н у светодиодов, изго-топленных по оптимизированной технологии.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Разработана математическая модель, определяющая влияние проникающего излучения на функциональные характеристики светодиодов на основе широкозонных полупроводников.

2) Показано, что при анализе механизма деградации основных характеристик светодиодов необходимо учитывать возникновение высокоомного компенсированного слоя на границе инверсии - проводимости.

3) Для комплексного исследования характеристик светодиодов под воздействием облучения созданы измерительные установки и методики измерения вольт-частотно-фарадных, вольт-люмен-амперных характеристик, профилей распределения заряженных центров в области рекомбинации носителей заряда с применением современных способов обработки полученных результатов.

4) Получены аналитические зависимости излучательных характеристик светодиодов от дозы облучения в режимах малого и высокого уровней инжек-ции при фиксированном токе и напряжении.

5) Осуществлен контроль радиационной стойкости светодиодов на основе широкозонных полупроводников и показано, что они существенно превосходят светодиоды первого поколения на основе GaAs и Gap.

6) Результаты использованы при формировании системы оценки квалификационной группы стойкости в соответствии с ГОСТ В.39.404-81 РФ и внесены в технологическую документацию на выпускаемые и вновь разрабатываемые приборы на основе широкозонных полупроводников.

4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Маняхин Ф.И., Ваттана А.Б, Рыжиков В.И., Абрамов B.C. Влияние внешних факторов на избыточные токи в светодиодах с гетероструктурами// В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ.2001.Т.1.С.З-7.

2. Рыжиков В.И., Степченко Н.А. Воздействие нейтронного облучения на карби-докремниевые светоизлучающие структуры, полученные совместной и раздельной диффузией алюминия и бора.// В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 2001. Т.2. С.3-26.

3. Рыжиков В.И., Степченко Н.А Влияние внешних факторов на полупроводниковые приборы на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В5 и a-SiC//B сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 2001. Т.2. С.27-41.

4. Рыжиков В.И., Степченко Н.А., Козлов Е.М. Исследование влияния быстрых электронов на силу света и и спектральные характеристики светоизлучающих структур из GaAso^oy/B сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 2001. Т.2. С.98-105.

5. Рыжиков В.И., Степченко Н.А., Козлов Е.М. Воздействие проникающей радиации на светоиндикаторы из сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 2001. Т.2. С. 106-109.

6. Рыжиков В.И., Степченко Н.А., Глуханько Н.П. Радиационная деградация GaP (Zn-O) светодиодов с красным цветом свечения//В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 2001. Т.2. С.110-117.

7. Рыжиков В.И., Степченко НА Изменение вольт-амперных характеристик GaAso,4Po,6 светоизлучающих структур под влиянием электронного облучения// В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0228-0, М.: МГАПИ. 200L Т.2. С.118-129.

8. Рыжиков В.И. Изменение вольт-амперных и электролюминесцентных характеристик карбидокремниевых светодиодов под воздействием нейтронного об-лучения//В альманахе «Светодиоды и лазеры». 2002. № 1-2. С.56-59.

9. Абрамов B.C., Рыжиков В.И., Шишов А.В., Щербаков Н.В. Белые светодиоды// В альманахе «Светодиоды и лазеры». 2002. № 1-2. С.25-28.

10. Абрамов B.C., Маняхин Ф.И., Рыжиков В.И. Радиационная деградация свето-диодов на основе с красным и желтым цветом свечения//В сб. докладов международного научно-методического семинара «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М.: МЭИ. 2002. С.151-159.

11. Рыжиков В.И., Рыжиков И.В. Введение в физику работы элементов биполярных и МДП (МОП) интегральных схем//М: МГАПИ. 2002.184 с.

12. Абрамов B.C., Маняхин Ф.И., Рыжиков В.И. Исследование воздействия нейтронного и гамма облучения на вольт-амперные и люмен-амперные характеристики светодиодов на основе с зеленым цветом свечения// «Приборы+автоматизация». 2002. № 10(28). С.44-47.

13. Рыжиков В.И. Методы контроля радиационной деградации и оценки радиационной стойкости светодиодов на основе нитрида галлия//В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0197-7, М.: МГАПИ. 2004. Т.1.С.З-7.

14. Рыжиков В.И., Селезнев Д.В., Белоусов Е.Д., Юрков О.В. Модель светодиода на основе твердого раствора облученного электронами//В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0197-7, М.: МГАПИ, 2004. Т. 1. С.76-90.

15. Рыжиков В.И. Методы оценки и повышения радиационной стойкости свето-диодов на основе карбида кремния// В сб. «Моделирование и исследование сложных систем», ISBN—8068-0197-7, М.: МГАПИ. 2004. Т.1. С.103-127.

Тип.МГАПИ Тираж 100 Зак.№ 7 2004 г.

И 2 6 o D

ж ЛАБА 1. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ H ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВIIA ОСНОВЕ БИНАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ТВЕРДА РАСТВОРОВ А3В5 (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).9

Выводы.24

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ.26

2.1. ЭЛ из оптически активного слоя р-n- или гетероперехода в режиме малого уровня инжекции.26

2.2. ЭЛ из оптически активного компенсированного слоя в режиме высокого уровня инжекции.28

2.2.1. Излучательная и безызлучательная рекомбинация носителей при дрейфовом механизме переноса электрического тока в несобственном полупроводнике.29

2.2.2. Излучательная и безызлучательная рекомбинация при дрейфовом переносе носителей в изоляторе и собственном полупроводнике.31

2.2.3. Излучательная и безызлучательная рекомбинация носителей в компенсированном слое при преобладании диффузионного переноса.32

2.2.4. ЭЛ из оптически активных р+- и п+- низкоомных областей р+-п -п+-структуры.38 Выводы.41

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ АЛИНГАПОВ И НИТРИДОВ ГАЛЛИЯ.43

3.1. Установки для облучения нейтронами и гамма квантами. Приборы и методы контроля радиационной стойкости.43

3.2. Радиационная деградация и радиационная стойкость светодиодов на основе алингапов (AlxGai.x)o,5lno,5P.46

3.3. Радиационная деградация и радиационная стойкость светодиодов на основе нитридов галлия AlyGauYNAnxGai-xN/GaN Выводы.61

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВЕТОДИОДОВ ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ .63

4.1. Методы создания и оптимизация параметров светоизлучающих структур из карбида кремния.63

4.2. Исследование оптически активной области вольт-частотно-фарадными методами.64

4.3. Экспериментальные зависимости В АХ и силы света от флюенса нейтронного облучения.70

4.4. Использование токов монополярной и двойной инжекции в качестве метода контроля и оценки радиационной стойкости.75

Выводы.86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.88

ЛИТЕРАТУРА.89

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ СВЕТА И ПРОСТРАНСТВЕННОГО

РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ СВЕТОДИОДОВ (СД).94

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦВЕТНОСТИ СВЕТОДИОДОВ (СД)

СПЕКТРОКОЛОРИМЕТР»).

ВВЕДЕНИЕ

Разработанные в 70-80-х гг. светодиоды, цифро-знаковые индикаторы, табло, экраны и элементы шкалы на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В3 нашли широкое применение в устройствах и приборах индикации, сигнализации, ко1проля и отображения информации малой мощности как гражданского, так и спецприменения. Помимо «грязного» цвета свечения, не соответствующего стандартам, эти светодиоды имели низкую эффективность и силу излучения — единицы или десятки милликанделл, тогда как в обычных светотехнических устройствах этот параметр должен составлять тысячи и десятки тысяч канделл.

Ситуация радикальным образом изменилась в 90-х гг., когда за рубежом, в основном в Японии и США, были созданы мощные полупроводниковые источники излучения, способные заменить лампы накаливания и люминесцентные источники в светотехнических приборах большого радиуса действия, таких как шоссейные и железнодорожные светофоры, бакены и маяки, бортовые сигнальные и осветительные огни, дополнительные сигналы торможения, дорожные знаки информационные табло, лампочки для шахтеров и т.д.

Если в светодиодах первого поколения лишь гетероструктуры на основе AlxGaj.xAs/GaAs, излучающие в красной области спектра (110-180 нм) обладали высоким внешним квантовым выходом (5-8%) при светоотдаче до 5 лм/ватт, то у светодиодов на основе твердых растворов алюминия-индия-галлия-фосфора, излучающих в красной и желтой области спектра квантовая эффективность составила 12-18%. У лабораторных образцов она достигала 40-60%, а светоотдача достигала 150 лм/ватт.

В 1996 г. были разработаны эффективные светодиоды (СД) для зеленой (530 нм) и голубой (460 нм) области спектра на основе гетероструктур AlxGai.xN/InxGai-xN/GaN с квантовой эффективностью 7-9%. Совместное использование «синих» светодиодов и желтого люминофора позволило создать источник белого света по светоотдаче превосходящий лампы накаливания. Разработаны мощные светодиоды на ток до 1 А, способные заменить лампы накаливания, люминесцентные и другие источники освещения при напряжении питания не более 5 В и существенной экономии электроэнергии.

В настоящее время данное направление оптоэлектроники бурно развивается. В 1999 г. объем выпуска сверхярких мощных светодиодов составил 100 млн. шт. Ежегодный прирост капиталовложений в эту область, начиная с 1996 г. составляет 40% и к 2006 г. должно достичь 3 млрд. долларов США. Число публикаций превышает 1000 наименований в год [1].

По оценкам специалистов внедрение СД в светотехнику сейчас происходит быстрее, чем в свое время транзисторов в радиоэлектронику [2]. Поэтому сложившееся положение называют промышленной революцией в оп-тоэлектронике.

Однако, несмотря на большой объем публикаций по исследованию и разработке эпитаксиальных гетероструктур и светодиодов на основе алинга-пов и нитридов галлия, в известной нам литературе отсутствуют сведения по радиационной деградации и стойкости мощных светодиодов нового поколения.

Актуальность работы

Маломощные СД, устройства и приборы сигнализации и отображения информации в настоящее время широко применяются как в гражданской, так и бортовой аппаратуре. Анализ заявок потребителей показывает, что существует еще большая потребность применения мощных сверхярких светодиодов в бортовой (включая космическую), военной аппаратуре и ядерной радиоэлектронике. Необходимым условием их использования в этих областях являются исследования воздействия проникающей радиации, особенно быстрых нейтронов и гамма квантов на электрические и светотехнические параметры и характеристики с последующим присвоением группы стойкости. Поэтому исследования в области радиационной стойкости представляют значительный интерес.

Цель работы

Контроль радиационной стойкости и оценка изменения электрических и световых характеристик светодиодов на основе широкозонных полупроводников при воздействии на них проникающей радиации.

Данная цель достигалась постановкой и решением следующих задач:

1) Разработка математической модели влияния проникающей радиации на электрические и световые характеристики светодиодов.

2) Создание методик и аппаратуры для комплексного исследования различных свойств светодиодов под воздействием облучения и оценки их радиационной стойкости.

3) Экспериментальное исследование и выявление аналитических зависимостей влияния различных видов облучения на функциональные характеристики светодиодов.

Научная новизна

1) Математическая модель механизма изменения излучательных характеристик светодиодов с множественными квантовыми ямами при облучении.

2) Оригинальные методы изучения вольт-частотно-фарадных (ВЧФХ), вольт-амперных (ВАХ) и люмен-вольт-амперных (JIBAX) характеристик в многослойных светодиодных «чипах».

3) Усовершенствованный метод измерения распределения концентрации заряженных центров (РЗЦ) в активных областях светодиодной структуры на основе анализа динамической барьерной емкости.

4) Экспериментальные результаты исследования деградации, контроля и оценки радиоактивной стойкости светодиодов на основе (AlxGaix)o,5lno,5P/GaN и AlyGai-vN/InxGaiocN/GaN/AbCb при воздействии на них нейтронов и гамма квантов.

Практическая ценность

Практическая ценность заключается в следующем:

1) Разработанная математическая модель и полученные аналитические зависимости позволяют повышать качество разрабатываемых перспективных светодиодов нового поколения.

2) Полученные результаты являются базой при определении квалификационной группы стойкости светодиодов на основе широкозонных полупроводников в соответствии с ГОСТ В.39.404-81 РФ.

Реализация и внедрение результатов работы

Данная работа являлась частью программы по исследованию радиационной стойкости светодиодов, разработке методов ее контроля и прогнозирования. Она выполнялась в МГАПИ по заданию ОАО «Сапфир», ОАО «Оп-трон», ЗАО «Пола» и ЗАО «Корвет». Основные результаты вошли в ТУ, справочники и информационные листы на выпускаемые и вновь разрабатываемые светодиоды.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1) При моделировании механизма изменения излучательных характеристик светодиодов с множественными квантовыми ямами от облучения необходимо учитывать возникновение на границе инверсии проводимости высокоомного компенсированного слоя.

2) В зависимости от свойств несимметричного р+-п*-п+-гетероперехода с высокоомной областью в области инверсии проводимости возможен переход зависимости I = f(U) от экспоненциальной к степенной с величиной показателя степени от 2 до 4.

3) Измерение характеристик светодиодов с барьерной емкостью, включенной в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, и подаче нескольких переменных импульсов тока с близкими частотами позволяет достоверно определить распределение концентрации заряженных центров на краю ОПЗ с градиентом до а < 1026 смЛ

4) Светодиоды на основе (AlxGai.x)o,sIno.sP излучающие в красного области спектра, являются более стойкими к облучению, чем все остальные, выпускаемые в настоящее время. Максимальной стойкостью в области зеленого свечения обладают светодиоды на основе InGaN, выращиваемые на подложке из SiC.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на 8, 9 и 10 международной научно-технической конференции «Моделирование электронных приборов и техпроцессов, обеспечение качества, надежности и радиационной стойкости приборов и аппаратуры» в 2001-2003 гг., г. Севастополь, на международном научно-техническом семинаре «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниках» в 2002 г., г. Москва, на Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем «Стойкость-2002» в 2002 г., г. Лыткарино, на Всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы» в 2001 г., г. Москва.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ и одна монография.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Основная часть диссертации изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 3 таблицы.

Выводы

1. Рассмотрены зависимости частоты и силы света от флюенса нейтронного облучения двух типов карбидокремниевых р-п-переходов, изготовленных по стандартной и оптимизированной технологии.

2. Из исследования вольт-частотно-фарадных характеристик было установлено, что светодиоды имели р-п*-п+-структуру с оптически активной компенсированной гГ-областью, причем электрические и световые характеристики определялись шириной этой области и родом легирующей примеси (азотом или кислородом).

В качестве метода контроля и оценки радиационной стойкости использовалась монополярная и двойная инжекция, а также инжекционная электролюминесценция.

У светодиодов на основе относительно сильно легированного материала ширина компенсированного слоя была соизмеримой с размерами кластеров, которые образуются в карбиде кремния при облучении, и шунтируют оптически активный п*-слой.

Снижение уровня легирования донорами и замена азота кислородом позволили увеличить квантовую эффективность и повысить радиационную стойкость за счет компенсации радиационных дырочных ловушек электронными, вводимыми при изготовлении р-п-переходов. В р-n -п+-структурах с широкой компенсированной областью эффекты шунтирования отсутствовали, однако кластеры при малых токах проявились как центры захвата дырок, резко снижая эффективность ЭЛ. При номинальных значениях тока у светодиодов, изготовленных по оптимизированной технологии, эффекты захвата дырок выражены слабее, и компенсированы захватом электронов, что позволило повысить радиационную стойкость примерно в три раза ( константа (тоКх) 1-Ю"15

СМ2'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая работа носит комплексный характер. Проведены измерения электрических и светотехнических характеристик гетероструктур на основе алингапов (AlxGai.x)o,5lno,sP с красные и желтым цветом свечения, нитридов галлия-индия-алюминия (AlyGai^NAnxGai^N/GaN) с зеленым и синим цветом свечения и светодиодов из карбида кремния, изготовленных по оптимизированной технологии.

Измерения вольт-частотно-фарадных, вольт-амперных, вольт-люмен-амперных характеристик распределения заряженных центров в оптически активной области проводились в автоматизированном режиме с компьютерной обработкой результатов. По результатам измерений было установлено, что светодиоды имеют р-п*-п+-структуру с шириной высокоомного компенсированного слоя 0,1-0,3 мкм и оптически активная область, состоящая из одной или нескольких квантовых ям расположена либо в этом слое, либо в переменно легированном слое.

Проведенные исследования позволили предложить физическую и математическую модель светодиода и на ее основе вывести расчетные соотношения силы света от флюенса нейтронного или дозы гамма облучения. Единственным параметром, который подбирался экспериментально и определял количественную радиационную стойкость, была величина произведения (тоКх). Результаты расчетов и экспериментов легли в основу методики контроля радиационной стойкости. По данному параметру светодиоды нового поколения существенно превосходят ранее разработанные на основе бинарных соединений и твердых растворов А3В5.

89

1. Волков В., Закгейм А., Иткинсон Г., Мизеров М., Пушный Б. Мощные полупроводниковые источники излучения//Электроника: Наука: технология, бизнес. 1999. №3. С.16-20.

2. Kish F.A.//Appl. Phys. Let. 1994. N 64. P.2839.

3. Nakamura et. Japan Journal of Appl. Phys. 1995. #34. РД832.

4. Алферов Ж.И. Письма в журнал технической физики. 1997. №3. С.657.

5. Hodapp M.W. High brightness light emitting diodes// New York. NY. Academic press.1997. P.87.

6. Barnes C.E. Neutron damage in GaP Light-emitting diodes.// Appl. Phys. Let. 1972.V.22.N3.P.110-112

7. Epshtein A.S., Share S., Polimadei R.A. and Herzog A.H. Gamma irradiation and annealing effect in nitrogendoped GaP green and yellow Light-emitting diodes/ЯЕЕЕ Trans Nucl. Scient.//1972 NS19.N6. P.386-390.

8. Уваров Е.Ф. Электрофизические свойства полупроводниковых соединений А3В5, облученных быстрыми электронами и нейтронами// Обзор по электронной технике. М.: 1979. Вып.9. 68 с.

9. Уваров Е.Ф., Храмцов А.П. Оптические и люминесцентные свойства облученных широкозонных полупроводников А3В5//Обзор по электронной технике. М.: 1979. Вып. 11 72 с.

10. Stanley A.G. Comparison of light emitting diodes in a space radiation en-vironent/ЛЕЕЕ Trans Nucl. Scient. 1970. V.NS. N6. P.234-244.

11. Epshtein A.S., Share S., Polimadei R.A., Herzog A.H. Effect of neutron irradiation on GaAsP electroluminescent diodes.// Appl. Phys. Let. 1973. V.23. N8. P.472-474.

12. Храмцов А.П. Влияние электронного и нейтронного облучения на процессы излучательной рекомбинации в некоторых широкозонных полупроводниках А3В5//Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. М.: 1982. 195 с.

13. Epshtein A.S., Share S., Polimadei R.A., Hereog A.H.// IEEE Conference on Nuclear and space radiation Effects//San Diego-California. 1976.

14. Nuese C.I., Shade H. and Herrick D. Effiency degradation of GaAsP electroluminescent diodes due to high-energy electron irradiation.//Met. Trans. 1970. V.5. P.587-592.

15. Shade H., Nuese C.I. and Herrick D. Defect centers in GaAsP electroluminescent diodes due to high-energy electron irradiation.//J. Appl. Phys. 1970. V.41. N9. P.3873-3789.

16. Nuese C.I., Shade H. and Herrick D. Effiency degradation of GaAsi.xPx electroluminescent diodes due to high-energy electron irradiation.// Metal. Trans. 1970. V.l. N3. P.587-591.

17. Kaminski P., Kot W., Nizinski Z. and Roszkiewics K. Deep electron traps in GaAsP:N and GaAsP:N light emitting diodes//Acta Physica Polonica. 1982. V.A7L. N3. P.453-456.

18. Кравченко А.С., Принц В.Я. Зависимость энергетического спектра уровней, вводимых облучением электронами в GaAsP и AlGaAs от состава//ФТП. 1978. Т.12. С.1612-1614.

19. Lang D.V., Logan R.A. and Kimerling L.C. Identification of the defect state, associated with a gallium vacancy in GaAs and AlGaAs.//Phys. Rev. V. 15. N.10. P.4874-4882.

20. Craford M.G. Properties on electrolum. of the GaAsi-xAsPx ternary sys-tem//Progress in solid state chem. V.8. 1973. P. 127-165.

21. Алферов Ж.И., Чиковани Р.И., Чармакадзе P.А. и др. Высокоэффективные светодиоды в красной области спектра на основе гетеропереходов в системе AlAsGaAsZ/ФТП. 1972. Т.6. Вып.11. С.1189-2291.

22. Селезнев Д.В. Анализ влияния облучения на светоиндикаторы из Alo 33Gao,67As//B сб. «Моделирование и исследование сложных систем». М.:МГАПИ. 2004. С.91-102.

23. Lang D.U., Logan R.A. Observation of composition in GaAlAs//J.Phys. 1979. V.42. P.4212-4221.

24. Saxena A.K. Deep levels in GaAlAs alloy and it's conduction band struc-ture.//Phys. Stat.Sol.(b). 1981. V.105. P.777-787.

25. Пронин Б.В., Рыжиков И.В., Титова В.Ф. Исследование вольт-амперных характеристик в прямом направлении р-п-переходов на основе твердых растворов AlxGai.xAs и ОаА51.хРх//Электронная техника. Сер. II. 1972. Вып.4. С.34-42.

26. Рыжиков И.В., Новоселова И.А., Рыкалин В.И., Николаев Ю.Н. Электрические и оптические свойства сильно компенсированных слоев в фосфидогаллиевых светодиодах/ТРадиотехника и электроника. 1968. Т.13. Вып.З. С.514-523.

27. Ryzhikov I.V., Suslikov U.P., Tepaikin Р.Т., Kasatkin I.L. Double injection at p-n junctions based on AlxGai.xAs//Phys.Stat.Sol.(a). 1982. V.69. P.707-718.

28. Рыжиков И.В., Свечников Г.С., Ситникова И.А. Физическая модель GaAsP р-п-перехода, облученного быстрыми электронами //Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. 1990. Вып. 18. С.9-22.

29. Polimadei R.A., Share S., Epshtein A.S., Lynch R.I. Performance of GaAlAs light emitting diodes in radifition environment// IEEE Trans Nucl. Scient. 1974.Ns-21.N6. P.96-92.

30. ZhoW В/L/. Ploog K. Assessment of persistent photoconductivity centers in MRE AlGaAs using capacitance spectroscope measurements//Appl.Phys.A. 1982. V.A28. P.223-227.

31. Булярский C.B., Грушко H.C. генерационно-рекомбинационные процессы активных элементах//М.: МГУ. 1995. 400 с.

32. Селезнев Д.В. Анализ влияния нейтронного, протонного, электронного и гамма облучения на светоиндикаторы из Alo^Gao^As// В сб. «Моделирование и исследование сложных систем». М.:МГАПИ. 2004. С.81-86.

33. Shockley W. The theory of p-n junctions in semiconductors and p-n junctions transistors.//Bell Sest.Tech.J. 1949. V.28. N.3. P.435-490.

34. Barns C.E. Neutron damage in GaP(ZnO) light-emitting diodes.// Appl. Phys. Let. 1977.V.48. N5. P.1921-1927.

35. Sah C.T., Noyce R.N., Shockley W. Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristic.//Proc. IRE. 1957. V. 56. P.1228-1234.

36. Herring C. Bell Sest.Tech.J. 1949. V.28. N.401. P.172-181.

37. Rittner E.S. Phys Rev. 1954. V.94. P.l 161-1172.

38. Акимов Ю.С., Рыжиков И.В. Инжекция электронов и дырок в изоляторы и полупроводники//Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. 1972. №4. Т.1. С.3-29; Т.2. №4. С.47-76.

39. Рашба Э.И., Толпыго К.Б. Прямая вольт-амперная характеристика плоскостного выпрямителя при значительных токах //ЖТФ. 1956. Т.26. Вып.7. С.1419-1426.

40. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах/Пер. с англ.//М.: Мир. 1973. 146 с.

41. Hall R.N. Power rectifiers and transistors.//Proc/IRE. 1952. P.1512-1518.

42. Адирович Э.И., Карагеоргий-Алкалаев П.М., Лейдерман А.Ю. Токи двойной инжекции в полупроводниках//М.: Сов. Радио. 1978. 320 с.

43. Холуянов Г.Ф. Электрические и оптические свойства электронно-дырочных переходов и кристаллов карбида кремния и их применение в полупроводниковх приборах//Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л.: ЛЭТИ. 1967. 378 с.

44. Лейдерман А.Ю., Рабинович Ф.Я., Карагеоргий-Алкалаев П.М. К теории двойной инжекции в компенсированных полупроводни-ках//Извести АН УЗССР. Серия физ.-мат.наук. 1969. С.51-57.

45. Осипов В.В., Холодов В.А. теория диодов с излучательной и безызлучательной примесной рекомбинацией//ФТхика и техника Полупроводников. 1970. Т.4. Вып. 12. С.2241-2252.

46. Kleinman D.A. The forward characteristics of the pin-diode.//Bell Sest.Tech.J. 1956. V.35. N.5. P.585-706.

47. Маняхин Ф.И., Калинина Е.В. Особенности распределения заряда, напряженности электрического поля и потенциала в высоковольтных барьерных структурах на основе SiCy/материалы электронной техники. 2003. №2. С.50-55.

48. Абдуллаев О.З., Павличенко В.И., Рыжиков И.В. Электролюминесценция и двойная инжекция в тонких карбидокремниевых структурах, легированных алюминием и бором// В сб.: Электролюминесценция твердых тел. Наукова думка. 1974. С.21-30.

49. Перель В.И., Эфрос A.JI. Емкость р-п-перехода с глубокими примеся-ми//ФТП. 1967. Т.1. Вып. 11. С.1693-1701.

50. Лисица М.П., Краснов Ю.С. Комплексное исследование ФД, ТСЛ и ТСП в кристаллах a-SiC// ФТТ. 1970. Т.12. №9. С.1290-1298.

51. Halperin A., Zacks Е. and Silbery Е. Thermoluminescence, phosphorecence and cryoluminescence of n-type a-SiC(6B).//J.Lumines. 1973.V.6. P.307-319.

52. Горбань И.С., Сулейманов Ю.М. Релаксация свечения и процессы прилипания в кристаллах карбида кремния//ФТТ. 1965. Т.7. №4. С.1276-1278.

53. Холуянов Г.Ф., Водаков Ю.А., Виолин Э.Е., Ломакина Г.А., Мохов Е.Н. Роль кислорода в голубой и «борной» люминесценции карбида крем-ния//ФТП. 1971. Т.5. Вып.1. С.39-43.

54. Таиров Ю.М., Цветков Л.Ф. О влиянии кислорода на электрофизические свойства карбида кремния//ФТП. 1971. Т.5. Вып.2. С.317-318.

55. Gossick B.R. Disorbered regions in semiconduction bombarded neu-trons//J.Appl.Phys. 1959. V.30. P.1214-1279.

56. Stein H.I., Gereth R. Introduction rates of electrically activity in n and p-type silicon by electron and neutron irradiation.// J.Appl.Phys. V.39. P.2890-2995.

57. Cheng L.I., Lori I. Characteristics of neutron damage in silicon./ZPhys.Rev. 1968. V.171. P.856-869.

58. Cheng L.I., Swanson M.L. Photoconductivity in neutron irradiated p-type Si.// J.Appl.Phys. 1970. V.40. P.2627-2635.

59. Ильин В.А., Таиров Ю.М. Исследование термодефектов в карбиде кремния методом ЭПР//ФТП. 1979. Т.13. Вып.5. С.2366-2370.

60. Лаппо М.Т., Ткачев В.Д. ИК поглощение в кремние, облученном быстрыми нейтронами//Рад.физ.немет.кристалл.//Наукова думка. 1971. Киев. С.269-273.

61. Kalma А.Н., Corelli I.C. Radiation effects in Semiconductors.//Snanum Press. N4. 153 p.

62. Kolchenko T.I., Lomako I.M. Remuved and scattering charge carriers by deffects clusters in Semiconductors.//Phys.Stat.Solidi. 1971. V.3(a). P.263

63. Vaidyomathah R.V., Watt L.A., Swansen М/L/ Optical prorerties of electron and neutron irradiations gallium arsenide./ZPhys.Stat.Solidi. 1983. V.10. N1. P.127-131.

64. Mc Nichols I.L., Berg N.I. Neutron-induced metallic spike zones in GaAs// IEEE Trans Nucl. Scient. 1974. V.S-18. N6. P.21-30.

65. Patrick L. Structure and characteristics of silicon carbide light-emitting junctions.//J.Appl.Phys. 1957. V.28. N7. P.765-776.

66. Fletcher N.H. The high current limit, semicond. junction.//proc. IRE. 1957. V. 45. P.862-872.

67. Лейдерман А.Ю., Карагеоргий-Алкалаев П.М. К теории полупроводникового диода с антизапорным тыловым контактом//Радиотехника и электроника. 1965. Т.9. №4. С.720-726.

68. Рыжиков В.И. Методы оценки и повышения радиационной стойкости светодиодов на основе карбида кремния//В сб. «Моделирование и исследование сложных систем» ISBN-8068-0197-7. М.:МГАПИ. 2004. Т.1. С.103-127.