Проведён анализ работ по деградации светодиодов (СД) с квантовыми ямами (КЯ). Предложена расчётная модель зависимости светового потока СД от времени протекания тока СД и его плотности, позволяющая прогнозировать срок службы этих излучателей при заданных электрических режимах и температуре. Показано, что: 1) падение квантового выхода СД с КЯ на основе широкозонных полупроводников при длительном протекании прямого тока происходит вследствие генерации точечных дефектов в области расположения КЯ; 2) точечные дефекты возникают в результате взаимодействия горячих электронов с атомами полупроводника вследствие их подпорогового смещения из узлов кристаллической решётки; 3) точечные дефекты создают в запрещённой зоне полупроводника безызлучательные рекомбинационные центры определённой концентрации, вследствие чего в КЯ и барьерах между КЯ происходит перераспределение интенсивностей рекомбинационных потоков в сторону безызлучательной компоненты в модели АВС. 1. Nakamura S., Iwasa M.S. Method of manufacturing p-type compound semiconductors / Patent N5306662. Apr.1994. Japan.
2. Amano H., Akasaki I. et.al. Method for producing a luminous element of III-group nitride / Patent N5496766. Mar. 1996. Japan.
3. Шмидт Н.М., Усиков А.С., Шабувина Е.И., Черняков А.Е., Курин С.Ю., Макаров Ю.Н., Хелава Х.И., Панченко Б.П. Изучение механизмов, ответственных за деградацию эффективности светодиодов на основе нитридов третьей группы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2015. – Т. 15, № 1, – С. 46–53.
4. Yunovich A.E., Kovalev A.N., Kudryashov V.E., Manyakhin F.I., Turkin A.N. Aging of InGaN/AlGaN/GaN light emitting diodes // MRS Online Proceeding Library. – 1997. – Vol. 482, January. DOI: 10.1557/PROC‑482–1041
5. Kudryashov V.E., Mamakin S.S., Turkin A.N., Yunovich A.E., Kovalev A.N., Manyakhin F.I. Dependence of aging on homogeneities in In-GaN/AlGaN/GaN light-emitting diodes / Materials Research Society Symposium – Proceedings. The 1999 MRS Fall Meeting Symposium W’GaN and Related Alloys’. Boston, MA, USA, 2000.
6. Войцеховский А.В., Горн Д.И. Механизмы рекомбинации в структурах InGaN/GaN с квантовыми ямами при высоких уровнях инжекции // Изв. вузов. Физика. – 2015. – Т. 58, № 8–2. – С. 171–173.
7. Yang S.-C., Lin P., Wang C.-P., Huang S.B., Chen C.-L., Chiang P.- F., Lee A.-T., Chu M.-TT. Failure and degradation mechanisms of light-power white light emitting diodes // Microelectronics Reliability. – 2010. – Vol. 550. – Р. 959–964.
8. Yung K.S., Liem H., Choy H.S., Lun W.K. Degradation mechanism beyond self-heating power light-emitting diodes // J. Appl. Phys. – 2011. – Vol. 109. – 094509. DOI: 10.1063/1.3580264.
9. Meneghesso G., Meneghini M., Zanoni E. Recent results on the degradation of white LEDs for lighting // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2010. – Vol. 43(35). – 354007. DOI: 10.1088/0022–3727/43/35/354007
10. Piva F., Santi C. De., Deki M., Kushimoto M., Amano H., Tomozawa H., Shibata N., Meneghesso G., Zanoni E., Meneghini M. Modeling the degradation mechanisms of AlGaN-based UV–C LEDs: from injection efficiency to mid-gap state generation // Photonic Research. – 2020. – Vol. 8, No. 11. – Р. 786–179.
11. Маняхин Ф.И., Наими Е.К., Рабинович О.И., Сушков В.П. Динамически-емкостной метод измерения концентрации неподвижных зарядовых центров в полупроводниковых материалах типа AIIIBV, подвергаемых ультразвуковому воздействию // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. – Т. 72, № 5. – С. 20–25.
12. Наими Е.К., Никифоров С.Г., Рабинович О.И., Сушков В.П. Влияние ультразвуковой вибрации на деградацию светоизлучающих диодов // Изв. вузов. Материалы электронной техники. – 2009. – № 1. – С. 86–92.
13. Маняхин Ф.И. Механизм и закономерность снижения светового потока светодиодов на основе структур AlGaN/InGaN/GaN с квантовыми ямами при длительном протекании прямого тока различной плотности // ФТП. – 2018. – Т. 52, Вып. 3. – С. 378–384.
14. Dai O., Shan Q., Wang J., Chhajed S., Cho J., Shubert E.F. Crawford M.H., Koleske D.D., Kim M.-H., Park Y. Carrier recombination mechanisms and efficiency drop in GaInN/GaN light-emitting diodes // Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 97. – 133507.
15. Hopkins M.A., Allsopp W.E., Kappers M.J., Oliver R.A., Humphreys C.J. The ABC model of recombination reinterpreted: impact on understanding carrier transport and efficiency droop in InGaN/GaN light emitting diodes // J. Appl. Phys. – 2017. – Vol. 122. – 234505.
16. Маняхин Ф.И., Мокрецова Л.О. Физико-математическая модель зависимости внутренней квантовой эффективности светодиодов с квантовыми ямами от тока // Светотехника. – 2020. – № 5. – С. 73–78.
17. Маняхин Ф.И., Ваттана А.Б., Мокрецова Л.О. Применение механизма рекомбинации Шокли-Нойса-Саа для модели вольт-амперной характеристики светодиодных структур с квантовыми ямами // Светотехника. – 2020. – № 4. – С. 45–50.
18. Маняхин Ф.И. Влияние режимов эксплуатации светодиодов на процесс дефектообразования в области p-n перехода и снижение квантового выхода // Изв. вузов. Материалы электронной техники. – 2010. – № 2. – С. 54–57
19. Викулин И.М., Ирха В.И., Коробицын Б.В., Горбачев В.Э. Закономерности деградации светоизлучающих диодов // Технологии и конструирование в электронной аппаратуре. – 2004. – № 2. – С. 55–56.
20. Meneghini M., Trevisanello L-R, Zahner T., Strauss U., Meneghesso G., Zanoni E. High-Temperature degradation of GaN LEDs related to passivation // IEEE Transactions on Electron Dev. – 2006. – Vol. 53, No. 12. – P. 2982–2986.
21. Meneghesso G., Levada S., Pierobon R., Rampazzo F., Zanoni E., Cavalini A., Castalini A., Scamareio G., Du S., Eliashevich L. Degradation mechanisms on GaN-based LEDs after acselerfted DC current aging / Digest. International Electron Devices Meeting. – Dec. 8, 2002. – P. 103–105. DOI: 10.1109/IEDM.2002.1175789.
22. Vasiljeva E.D., Chernyakov A.E., Snegov F.M., Smidt N.M., Zakgeim A.L., Yakimov E.B. Some common phenomena of InGaN/GaN based blue light emitting diode degradation // Light & Engineering. – 2007. – Vol. 15, No. 4. – P. 53–56.
23. Гончарова Ю.С., Гарипов И.Ф., Солдаткин В.С. Ускоренные испытания полупроводниковых источников света на долговечность // Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь. – 2013. – № 2(28). – С. 51–53.
24. Горюнов Н.Н., Маняхин Ф.И., Клебанов М.П., Лукашев Н.В. Импульсный трехчастотный метод измерения параметров заряженных центров в области пространственного заряда полупроводниковых структур // Приборы и системы управления. – 1999. – № 10. – C. 46–49
25. Маняхин Ф.И. Природа сопротивления компенсированного слоя и механизмы рекомбинации в светодиодных структурах // Изв. вузов. Материалы электронной техникию. – 2006. – № 4. – С. 20–25.
26. Manyakhin F.I., Mokretsova L.O. Modeling the energy structure of a GaN p-i-n junction // Russian Microelectronics. – 2018. – Vol. 47. – P. 619–623.
27. SahT., Noyce R.N., Shockley W Carrier Generation and Recombination in P-N Junctions and P-N Junction Characteristics // Proc. IRE. – 1957. – Vol. 45. – P. 1228–1243.
28. Shockley W. The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors // Bell Syst. Tec. J. – 1949. – Vol. 28. – P. 435–489.
29. NSM Archive. Physical Properties of Semiconductors. URL: http://www. ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/ (дата обращения: 28.01.2021).

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• светодиоды с квантовыми ямами
• точечные дефекты
• подпороговое смещение атомов
• модель АВС
• прогнозирование срока службы