Журнал «Светотехника» №4

Дата публикации 17/08/2020
Страница 45-50

Применение механизма рекомбинации Шокли-Нойса-Саа для модели вольт-амперной характеристики светодиодных структур с квантовыми ямами «СВЕТОТЕХНИКА», 2020, № 4

Авторы статьи:

Маняхин Фёдор Иванович, Ваттана Артур Бунтавович, Мокрецова Людмила Олеговна

Маняхин Фёдор Иванович, доктор физ.-мат. наук, профессор. Окончил в 1973 г. МИЭМ. Профессор кафедры «Автоматизированное проектирование и дизайн» НИТУ «МИСиС». Автор и соавтор более 160 публикаций. Награждён грамотой Минобрнауки РФ, лауреат конкурса «Золотые имена высшей школы 2018» в номинации «За вклад в науку и высшее образование». Область научных интересов: полупроводниковая электроника, физика полупроводниковых приборов

Ваттана Артур Бунтавович, инженер. Окончил в 1999 г. кафедру «Микроэлектроника и полупроводниковые приборы» МИСиС. Старший преподаватель кафедры «Электротехника и информационно-измерительные системы» НИТУ «МИСиС». Область научных интересов: физика светодиодов, экспериментальные исследования характеристик светодиодов

Мокрецова Людмила Олеговна, кандидат техн. наук, доцент. Окончила в 1978 г. Московский институт стали и сплавов (МИСиС). Доцент кафедры «Автоматизированное проектирование и дизайн» НИТУ «МИСиС». Лауреат конкурса «Золотые имена высшей школы 2018» в номинации «За внедрение инновационных методик преподавания». Область научных интересов: трёхмерное моделирование в световом дизайне

Аннотация

Теория рекомбинации в области пространственного заряда Шокли-Нойса-Саа (ШНС) применена для построения математической модели вольт-амперной характеристики (ВАХ) светодиодов с квантовыми ямами. В отличие от математической модели ВАХ по ШНС в предлагаемой модели принимаются неоднородность распределения центров рекомбинации по области пространственного заряда и зависимость их средней концентрации от напряжения, а также то, что фактор неидеальности зависимости прямого тока от напряжения смещения может принимать непрерывный ряд значений от 1 до 5 и определяется зависимостью от напряжения смещения как тока насыщения, так и показателя экспоненты математической модели ВАХ.

Список использованной литературы

1. Shockley W. The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n JunctionTransistors // Belt Syst. Tec. J. – 1949. – Vol. 28 – P. 435–489.
2. Sah C. T., 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.
3. Choo, S.C. Carrier generation-recombination in the space-charge region of an assymmetrical p-n junction // Solid State Electron. – 1968. – Vol. 11. – P. 1069–1077.
4. Зи C.М. Физика полупроводниковых приборов. Пер. с англ. под ред. Р.А. Суриса. В 2-х книгах. Кн. 1-я. 2-е перераб. и доп. изд. – М.: Мир, 1984. – 456 с.
5. Nakamura S., Iwasa M.S. Method of manufacturing p-tipe compound semicondoctors/ Patent N5,306,662. Apr.1994. Japan.
6. Amano H., Akasaki I. et.al. Method for producing a luminous element of III-group nitride / Patent N5,496,766. Mar. 1996. Japan.
7. Kong H-S., Leonard M., Bulman G., Negley G., Edmond J. AlGaN/GaN/AlGaN double-heterojunction blue LEDs on 6H-SiC substrates// Mat. Res. Soc. Proc. – 1996. – Vol. 395. – Р. 903–907
8. Nakamura, S. InGaN light-emitting diodes with quantum-well structures // Mat. Res. Soc. Pros. – 1996. – Vol. 395. – P. 979–887.
9. Кудряшов В.Е., Туркин А.Н., Юнович А.Э., Ковалёв А.Н., Маняхин Ф.И. Люминесцентные и электрические свойства светодиодов InGaN/AlGaN/GaN с множественными квантовыми ямами // ФТП. – 1999. – Т. 33, № 4. – C. 445–450.
10. Yunovich A.E., Kudryashov V.E., Turkin A.N., Kovalev A.N., Manyakhin F.I.. Electroluminescence Properties of InGaN/AlGaN/GaN Light Emitting Diodes With Multiple Quantum Wells // MRS Intern. J. Nitride Semicond. Res. – 1999. – 4S1, G6. – S. 29.
11. Yunovich, A.E., Kudryashov, V.E., Mamakin, S.S., Turkin, A.N., Kovalev, A.N., Manyakhin, F.I.. Spectra and quantum efficiency of light emitting diodes based on GaN-heterostructures with quantum wells // Physica Status Solidi (A). –1999. – Vol. 176, No. 1. – P. 125–130.
12. Manyakhin, F.I. Kovalev, A.N., Kudryashov, V.E., Mamakin, S.S., Yunovich, A.E. Change of charge centers distribution in AlGaN/InGaN/GaN heterostructures with multiple quantum wells during LED’s aging at high currents» // The Fourth European GaN Workshop. Nottingham, abstract. – 2000. – 2D.
13. Бочкарёва Н.И., Ребане Ю.Т,. Шретер Ю.Г. Рост скорости рекомбинации Шокли-Рида-Холла в квантовых ямах InGaN/GaN как основной механизм падения эффективности светодиодов при высоких уровнях инжекции // ФТП. – 2015. – Т. 49, № 12. – C. 1714–1719.
14. Рисованый В.Д., Светухин В.В., Вострецов Д.Я., Вострецова Л.Н., Амброзевич А.С., Ермаков М.С. Влияние длительного протекания прямого тока на электрические характеристики светодиодов на основе InGaN // Успехи прикладной физики. – 2013. – Т. 1, № 1. – C. 92–96.
15. Пикус Г.Е.. Основы теории полупроводниковых приборов. – М.: Наука, ГРФМЛ, 1965. – 448 с.
16. Zang M., Bhattacharya P., Singh J., Hinckley J. Direct measurement of auger recombination in In0.1Ga0.9N/GaN quantum well and its impact on the efficiency in In0.1Ga0.9N/GaN multiply quantum well light emitting diodes // Applied hysics Letters. – 2009. – Vol. 95, No. 20. – Р. 1108.
17. Hopkins M.A., Allsopp, D.W.E., Kappers, M.J. Oliver, R.A., Humpreys, 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, No. 23. – P. 4505.
18. David A., Hurni C.A., Young N.G., Craven M.D. Electrical properties of III-nitride LEDs recombination-based injection model and theoretical limits to electrical efficiency and electroluminescent cooling // Appl. Phys. Lett. – 2016. – Vol. 109, No. 8. – P. 3501.
19. Dai Q., Shan Q., Wang J., Chhajed S., Cho J.M., Shubert E.F., Crauford M.H., Koleske D.D., Kim M.-H., Park Y.. Carrier recombination mechanisms and efficiency droop in GaInN/GaN light-emitting diodes // Appl Phys. Lett. – 2010. – Vol. 97, No. 13. – P. 3507.
20. Masui H., Nakamura S., DenBaars S.P. Tecnique to evaluate the diode ideality factor of light-emitting diodes // Appl. Phys. Lett. – 2010. – Vol. 96, No. 7. – P. 3509.
21. Masui H. Diode ideality factor in modern light-emitting diodes // Semicond. Sci. Technol. – 2011. – Vol. 26, No. 7. – P. 5011–5016.
22. Прудаев И.А., Скакунов М.С., Лелеков М.А., Рябоштан Ю.Л., Горлачук П.В., Мармалюк А.А. Рекомбинационные токи в светодиодах на основе множественных квантовых ям (AlxGa1-x)0.5In0.5P/(AlyGa1-y)0.5In0.5P // Известия вузов. Физика. – 2013. – Т. 56, № 8. – C. 44–47.
23. Торчинская Т.В., Карабаев А.Г., Шейнкман М.К. Инжекционно-стимулированная трансформация спектров люминесценции зелёных GaP: N светодиодов // ФТП. – 1990. – T. 24, № 8. – C. 1337–1348.
24. Абдуллаев Ж.С., Гусев М.Ю, Зюганов А.Н., Торчинская Т.В. Параметры глубоких центров в светодиодах AlGaAs, оценённые методами ёмкостной и инжекционной спектроскопии // Укр. физ. Журнал. – 1989. – T. 34, № 8. – C.1220–1224.
25. 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. – T. 52, № . 3. – C. 378–384.
26. Маняхин Ф.И. Роль компенсированного слоя в формировании вольтамперной характеристики светодиодов на основе широкозонных полупроводников // Известия вузов. Материалы электронной техники. – 2009. – № 3. – C. 51–56.
27. 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.
28. Маняхин Ф.И. Природа сопротивления компенсированного слоя и механизмы рекомбинации в светодиодных структурах // Известия вузов. Материалы электронной техники. – 2006. – № 4. – C. 20–25.
29. NSM Archive. Physical Properties of Semiconductors. URL: http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/ (дата обращения: 28.02.2020).

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Механизм и закономерность снижения светового потока эффективных маломощных светодиодов на основе структур GaN/InGaN при токе повышенной плотности «Светотехника», 2023, № 6

Взаимосвязь температурных и электрических режимов маломощных высокоэффективных светодиодов «Светотехника», 2023, №1

Измерение температуры активной области светодиодов средней мощности по динамике изменения прямого напряжения при токовом нагреве и охлаждении «Светотехника», 2023, №4

Смотреть все статьи