Моделирование электрических и оптических характеристик светоизлучающих диодов на основе многокомпонентных гетероструктур AlGaInN тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

и

правах рукописи

Рабинович Олег Игоревич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ и ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ на ОСНОВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР АЮа1^

Специальность 01.04.10. — «Физика полупроводников»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

л Г Г I

Москва - 2008

003452830

Работа выполнена на кафедре «Технологии материалов электроники» Федерального агентства по образованию Федерального государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования Государственного технологического университета «Московский институт стали и сплавов».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сушков Валерий Петрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Аладинский Владимир Константинович кандидат физико-математических наук, доцент Юрчук Сергей Юрьевич

Ведущая организация: ОАО ЦНИИ «Циклон»

Защита диссертации состоится "11" декабря 2008 г. у | чЛ£/ мин. на заседании диссертационного совета Д212.123.06 при ФГОУ ВПО Государственном Технологическом университете «Московский институт стали и сплавов» по адресу: 119049, Москва, В-49, Крымский Вал, д. 3, ауд. К-421.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Государственного технологического университета «Московский институт стали и сплавов».

Автореферат разослан " 1 " ноября 2008 г.

Учёный секретарь диссертационного совета: доктор физико-математических наук, профессор

Гераськин В.В.

Общая характеристика работы. Актуальность темы.

За последнее десятилетие произошёл прорыв в исследованиях и производстве нитридных многокомпонентных гетсроструктур (MKT), а также приборов на их основе. Обширный диапазон изменения ширины запрещённой зоны (1,95-6,3 эВ), сильные связи взаимодействия и высокая теплопроводность соединений Ш-й группы, таких как GaN, I»N, AIN и их твердых растворов InxGai-xN и AlyGai.jN, делают их особенно интересными для применения в оптоэлектронных приборах, высокомощной и высокочастотной электронике [1-6]. Яркими представителями олто-злектронкых полупроводниковых ириборов являются излучающие яиоды (ИД).

Долгое время сложности в получении качественных эпитаясиальных слоев GaN и его твердых растворов AlyInxGai.,.yN р-типа не позволяли создавать светоюлучающие диоды с высокими электрическими и светотехническими параметрами. В период 1985-1992 г.г. И. Акасаки (I. Akasaki), X. Амано (II. Amano) и С. Накамура (Sh. Nakamura) с соавюрами разработали техно-лопсо газофазной этггакат из металло-органических соединений (МОС-гидридная технология) AlGalnN MKT, содержащие слои р- и п-типа заданного состава, в том числе с одиночными (ОКЯ) или множественными (МКЯ) квантово-размерными ямами [4].

Многочисленные работы по совершенствованию МОС-гидридной технологии привели к созданию конструкций и массовому производству диодов, излучающих в видимой (СИД) и ультрафиолетовой (УФИД) областях спектра.

Количество областей применения СИД неуклонно расширяется. Сегодня методы производства полупроводниковых материалов, прогресс в создании СИД и появление этих приборов на основе MKT AlInGaN, позволили решить проблемы увеличения светового выхода, ограниченность диапазона цветов и, главное, создания СИД белого цвета свечения, что ранее препя гство-вало применению СИД в освещении.

В настоящее время КПД преобразования потребляемой электрической мощности в мощность излучения достигает, например, у приборов компании Cree Inc. 14 % (УФИД), 17 % (СИД зелёного цвета свечения) и 38 % (СИД синего цвета свечения). СИД белого цвета свечения на основе синих кристаллов со стоксовским люминофорным покрытием вплотную подошли к рубежу светоотдачи 100-120 лм/Вт, обеспечивающему их превосходство в осветительных устройствах не только над лампами накаливания, но и над другими источниками света [6]. Тем не менее, до конца нерешёнными остаются две основные проблемы: уменьшение КПД ИД при увеличении плотности рабочего тока свыше 10 А/см2 и повышение КПД СИД зелёного цвета свечения до ypoBiw СИД синего цвета свечения.

Широкое применение излучающих диодов на основе MKT AlGalnN, обусловленное не только их высокими светотехническими характеристиками, но и потенциально большим сроком службы, существенно превосходящим срок службы альтернативных источников света, высокой мощностью излучения, многообразием в создании цветов свечения СИД, возможностью создания СИД белого цвета свечения, обнаруживает и проблемы, требующие решения: увеличение эффективности и срока эксплуатации СИД, изучение и прогнозирование деградации рабочих характеристик СИД при влиянии различных воздействий. У современных AlGalnN СИД срок службы составляет не менее 50 000 часов. Механизмы деградации рабочих характеристик СИД на основе различных материалов под воздействием протекающего тока исследовались во многих работах,

например, в работах Ф.И. Маняхина, А.Э. Юновича и П.Г. Елисеева. Вместе с тем, представляются актуальными исследования постепенной деградации рабочих характеристик СИД при других внешних воздействиях, таких как механические вибрации, радиация, электромагнитное излучение и ультразвуковые колебания. Рассматриваемые выше факторы важны и интересны для изучения во-первых, потому что отличительными чертами полярных соединений, в частности, твердых растворов AlyInxGai.x.yN, являются сильно выраженный пьезоэлектрический эффект (ПЭ) и спонтанная поляризация (СП), которые усиливают эффект воздействия внешних факторов, таких так УЗ и ток, на электрические и оптические характеристики СИД; во-вторых, потому что УЗ применяется при производстве СИД; в-третьих - в связи с расширением областей применения СИД, в которых возможно УЗ воздействие (УЗВ) (например, аэрокосмическая область, медицина и т.д.).

Полученные ранее результаты исследований ИД позволили создать общее представление о физических процессах, происходящих в MKT с МКЯ. Однако отсутствие теоретической основы для прогнозирования изменения рабочих характеристик СИД является одной из нерешённых проблем. Необходимо иметь способ получения оптимальных параметров, причём экономя материальные затраты. Для подобных сложных объектов расчёты основных зависимостей, определяющих качество СИД и УФИД, таких как вольт-амперные характеристики (ВАХ), внутренний квантовый выход излучения и его зависимость от плотности тока, требуют использования численных методов компьютерного моделирования [7], учитывающих всё многообразие конструктивных, физических и технологических параметров MKT. Подобный подход был успешно продемонстрирован для AlGalnN лазеров в работах С. Накамуры (Sh. Nakamura) и А. Томчука (A. Tomczyk). Использование компьютерного моделирования представляется актуальным, так как позволяет не только уточнить теоретические характеристики AlGalnN MKT, но и значительно сэкономить материальные средства при отработке технологии их получения.

Целью диссертационной работы является развитие теоретических представлений об электрических и оптических характеристиках светоизлучающих диодов на основе многокомпонентных ге-тероструктур AlGalnN с использованием компьютерного моделирования, определение механизмов изменения этих характеристик под воздействием УЗ-колебаний и установление взаимосвязи воздействия ультразвука и токовой нагрузки на срок службы СИД.

Для достижения поставленной цели, с учётом проведённого анализа проблемы, в работе решались следующие основные задачи:

- создание методики компьютерного моделирования электрических и оптических характеристик многокомпонентных гегероструктур AlGalnN' с квантово-размерпой активной излучающей областью;

- исследование деградации рабочих характеристик СИД синего и зелёного цветов свечения при токовой нагрузки и УЗ воздействии;

- разработка методики исследования изменения электрических и оптических характеристик AlGalnN ИД при воздействии УЗ колебаний.

Научная новизна работы.

> Разработана методика компьютерного моделирования электрических и излучательных характеристик многокомпонентных гетероструктур (MKT) AlGalnN, учитывая квантово-размерные ямы (КЯ), с полным описанием структуры, физических процессов и параметров слоев кри-

4

сталлов с различным содержанием атомов In и А1. Создана теоретическая база, которая позволяет получать хорошее соответствие результатов моделирования и экспериментальных данных, что подтверждает работоспособность методики. Показано, что оптимальная конструкция МКГ содержит слабо легированные n"InxGai.xN-K3 и более сильно легированные n-GaN барьеры.

> Основываясь на модели термоэлектронной природы тока между In,Gai.xN-KH и

ell_

GaN-бзрьсрами, ВАХ МКГ можно описать зависимостью J = Js {X) • e"'XJ> к т.

<■> Создана модель МКГ, объясняющая уменьшение квантового выхода с увеличением плотности тока в диапазоне J>5 -10 А/см2, основанная на учёте перераспределения концентраций электронов и дырок между КЯ в условиях сильного неравенства характеристических времен безызлучательной рекомбинации по модели Шокли-Холла-Рида.

> Установлено влияние УЗ колебаний на деградацию рабочих характеристик (ВАХ, оптическая мощность и спектры электролюминесценции) СИД синего и зелёного цветов свечения. Впервые предложена модель механизма воздействия ультразвука на рабочие характеристики СИД, основанная на возникновении сильного внутреннего поля (пьезоэлектрическое поле и спонтанная поляризация) в области р—n-перехода, создающего "горячие" носители заряда, взаимодействие которых с атомами решётки приводит к образованию дефектов структуры и, возможно, к изменению состава кваитово-размерной активной области.

Практическая ценность работы

■ Разработана методика компьютерного моделирования рабочих характеристик AlGalnN-многокомпонентных гстероструктур, предназначенная для оптимизации параметров их конструкции с целью получения максимального внешнего квантового выхода и минимального падения напряжения, основанная на модели, учитывающей полную совокупность параметров МКГ (составы эпитаксиальных слоев; количество, длина и степени легирования КЯ и барьеров, п- и р-эмиттеров).

• Установлено, что при производстве СИД необходимо избегать использования УЗ воздействия, т.к. у СИД, при производстве которых применялась УЗ сварка, скорость деградации на 30 % больше, чем у СИД, собранных, без использования УЗ.

В результате выполнения работы создан 1 объект интеллектуальной собственности, зарегистрированный в Депозитарии НОУ-ХАУ МГИСиС (ТУ) - № 209-037-2006 ОИС от 27 июня 2006 г.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Развиты теоретические представления о конструкциях, электрических и оптических характеристиках многокомпонентных гетероструиур (MKT) AlGalnN с помощью современных методов компьютерного моделирования, хорошо согласующихся с экспериментальными данными. Получены экспериментальные данные по изменению характеристик СИД при воздействии внешних факторов - величины и длительности протекания прямого тока, ультразвуковых колебаний, подтверждённые теоретическими расчётами.

2. По результатам моделирования установлено:

- в рамках модификации модели термоэлектронной природы тока между кваптово-размерными ямами (КЯ) и барьерами, ВАХ МКГ с содержанием атомов In в In„Gab)(N-K>I X = 0,05 ч-0,35 и

eU

■ _ ; ( v\ „n(X,J)li Т

GaN-оарьерами могут бьпъ описаны выражением J — JS\A в наиболее практи-

чески важном диапазоне плотностей тока j = 10"1 500 А/смг;

- наличие InxGai.»N-KH начинает сказываться на виде ВАХ уже при значениях X=0,05-ä-0,l и, особенно, при X ~ 0,1 -ь0,35. При Х>0,1 величина коэффициента неидеальности n(X, J) посте-пешго растёт во всём диапазоне J = 0,1 + 500 А/см2;

- с ростом плотности тока при Х>0,1 увеличивается неравномерность распределений электронов и дырок по КЯ, появляется дополнительное напряжение на МКГ по сравнению со структурой X = 0, а ускоряющее электрическое поле, достигает при X = 0,2 и J = 100 А/см2 величины 3105 В/см и при X = 0,3 и J = 100 А/см2 величины 1,5-106 В/см, что приводит к неравномерности распределения скоростей излучательной и безызлучательной рекомбинации по КЯ;

- влияние локальной неоднородности распределения атомов In в КЯ на характеристики МКГ учитывается моделью кристалла СИД, представляющего собой параллельное соединение множества квантово-размерных областей с различным содержанием атомов In;

- уменьшение квантового выхода мощности излучения при увеличении плотности тока вероятно объясняется перераспределением концентраций инжектированных носителей заряда между КЯ при неравенстве характеристических времён жизни электронов и дырок в ШХР механизме безызлучательной рекомбинации;

- доказательством работоспособности методики моделирования является совпадение экспериментальных данных и результатов компьютерного моделирования, которое подтвердило, что выбор МКГ вида p+GaN/p+Alo,2Gao.sN/4(n"In,Gai.xN—n"GaN)/n+GaN, позволяет получать оптимальные рабочие характеристики ИД при изменении содержания атомов In в активной области Х=0,05 -г 0,3 и плотности прямого тока в практически важном интервале J-0,1 + 500 А/см2.

3. Экспериментально обнаружено отрицательное влияние УЗ колебаний на ВАХ и спектры электролюминесценции СИД даже при отсутствии токовой нагрузки. Механизм воздействия предполагается в виде последовательною процесса: генерация сильного электрического поля за счёт пьезоэлектрического эффекта и спонтанной поляризации, приводящего к увеличению энергии носителей заряда; взаимодействие последних с атомами решётки приводит к образованию дефектов структуры и к изменению состава квантово-размерной активной области. Данное предположение подтверждено измерениями концентрации зарядовых центров в активной области СИД.

Апробация результатов работы.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

♦> V Международной конференции "Молодые ученые - промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения", Москва, 2005. "V Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи", Москва, 2005 "Compound Semiconductor Manufacturing Expo (CS-MAX)", Palm Springs, CA, USA, 2005.

❖ VII Международной конференции "Опто-, накоэлектроника, нанатехиологни и микросистемы", Ульяновск, 2005.

♦> VI Международной светотехнической конференции, Калининград, Светлогорск, 2006.

❖ V Всероссийской конференции "Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы", МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 2007.

•> I Международной казахстанско-российско-янонской научной конференции (Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериа-лов). МИСиС-Interactive Согр.-ВКГТУ, Усть-Каменогорск, 2008 г.

По материалам диссертационной работы получены:

- Диплом за лучший доклад на V Международной конференции (при поддержке ЮНЕСКО) "Молодые ученые - промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию: проблемы и новые решения".

- Диплом лауреата конкурса квалификационных работ выпускников учреждений высшего профессионального образования Москвы и Московской области за лучшую работу в номинации "Энергосберегающие технологии в городском хозяйстве и на транспорте", 2005 г.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе 3 - в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, общих выводов и библиографического списка цитированной литературы. Работа изложена на 149 страницах, включая 84 рисунка, 109 формул, 13 таблиц, библиографический список цитированной литературы на 12 страницах, содержащий 218 наименований и приложения на 66 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации по моделированию электрических и оптических характеристик светоизлучающих диодов на основе многокомпонентных гетсроструктур AlGalnN, сформулированы цель и задачи работы, обозначена её научная новизна и практическая значимость. Кратко представлен обзор исторических этапов развития многокомпонентных гетероструктур (МКГ) и светоизлучающих диодов (СИД). Дан обзор областей применения СИД на основе МКГ AlGalnN и возрастающих потребностей рынка в этих приборах. Очерчивается круг проблем, требующих немедленного решения. Представлены основные положения, выносимые на защиту. Приведён список условных сокращений, используемых в работе.

В первой главе рассмотрены технологии получения MKT AlGalnN и приводятся характерные особенности рассматриваемого материала. Анализ технологий приводит к заключению, что МОС-гадридный метод и его модификации (метод эг.итаксиального продольного разрастания {ELOG/LEO}) обеспечивают по сравнению с молекулярно-лучевой эпитаксией (МЛЭ) получение наилучших параметров структур в массовом производстве. Анализируются механизмы деграда-

ции рабочих характеристик СИД при различных внешних воздействиях и их влияние на срок службы приборов.

Во второй главе рассматриваются теоретические основы компьютерного моделирования МКГ AiGainN для СИД и теоретическое обоснование УЗ воздействия (УЗВ) на GaP и AlGalnN СИД.

Проведён анализ механизмов воздействия УЗ колебаний на свойства твёрдых тел. Рассматриваются пьезоэлектрический эффект, устройство и свойства пьезоэлектрических излучателей.

В третьей главе представлены методика проведения экспериментов по компьютерному моделированию MKT AlGalnN и методика исследования УЗ-воздействия на рабочие характеристики GaP и AlGalnN СИД.

Для моделирования СИД на основе твёрдых растворов InxGai.xN/AlyGai.yN/GaN созданы файлы, описывающие параметры приборов и параметры материалов. Для каждого конкретного СИД в его файле, описывающего прибор, указывались: геометрические размеры эмиттеров, КЯ и барьеров; количество КЯ и барьеров; состав твёрдого раствора; тип проводимости; концентрации и энергии активации легирующих примесей в каждой области СИД. В файле, описывающего параметры материалов, указывались такие параметры материала, как ширина запрещенной зоны, показатель преломления, оптическое поглощение, теплопроводность, подвижность и время жизни носителей заряда, электронное сродство, коэффициенты излучательной и безызлучателыюй рекомбинащш и т.д., всего 25 параметров. Данные для создания этих файлов были взяты из web-сайта Физико-Технического Института им. А.Ф. Иоффе РАН и National Compound Semiconductor Roadmap. Основы методики моделирования подробно описаны в работе [8].

В разделе 3.1 представлена методика проведения моделирования излучающих свойств СИД. В начале определялись оптимальные конструкции MKT в зависимости от типа проводимости, количества и размеров КЯ и барьеров в предположении, что КЯ имеют фиксированное содержание атомов In: X = 0,2 (СИД синего цвета свечения) и X = 0,3 (СИД зелёного цвета свечения). Дня моделирования MKT было создано по 30 файлов, описывающих приборы, для каждого цвета свечения. Конструкции всех MKT имели одинаковые n-GaN-эмиттеры (длина 780 им, легированы Si, Nd= 1018 см"3), p-GaN-эмиттеры (длина 780 нм, легированы Mg, ЬУ= 10" см'3) и различные размеры активной области: длина КЯ 2 нм при длине барьеров 3 нм или длина КЯ 3,5 нм при длине барьеров 4,5 нм; количество КЯ изменялось от 1 до 5. Для каждого набора КЯ и барьеров рассматривались 3 конструкции МКГ с различным типом проводимости в активной области: i-тип (без специального легирования), п-тип (Si, Nd= 1018 см"3), р-тип проводимости (Mg, N, = Ю" см'3). При моделировании использовалась статистика Ферми-Дирака и учитывалась неполная ионизация легирующих примесей, температура принималась равной 300 К. По результатам данного этапа моделирования была выбрана оптимальная конструкция MKT.

Далее проводилось моделирование MKT СИД синего и зелёного цветов свечения, с различным по величине и однородным содержанием агомов In (X) в InxGai-xN-КЯ в плоскости, параллельной плоскости р—n-перехода, для определения влияния величины X на электрические и оптические характеристики СИД. Файлы, описывающие приборы, содержали следующие параметры КЯ и барьеров в активной области: 1) содержание атомов In в КЯ составляло X = 0,05-0,35 с шагом 0,05; 2) количество КЯ равно 4, длина КЯ равнялась 2 нм при длине GaN-барьеров 3 нм;

3) КЯ и барьеры в активной области имели п-тин проводимости, концентрация доноров в КЯ равна N<i = 1018 см"3, в барьерах Nj - 101е см"5; 4) конце.чграция доноров в n-GaN-эмиттере, легированном Si, составляла Nj ~ 1018 см"3; 5) р-область состояла из контактного слоя GaN и АЬдОло.хМ-эмиттера с толщиной 80 им. Оба р-слоя легированы Mg с концентрацией Na = 10" см'3; 6) при моделировании температура принималась равной 300 К.

Затем проводилось уточнение характеристик MKT для СИД синего и зеленого цветов свечения, учитывающем неоднородность содержания атомоз In в InxGai.xN- КЯ в плоское™, параллельной плоскости р-п-перехода, а также в сравнении результатов моделирования и экспериментальных данных. Для сравнения использовался характерный вид характеристик ИД, изготовленных на основе кристаллов CxxxMBxxxE(S)xx компании Cree Inc. Измерения электрических и оптических характеристик проводились в импульсном режиме: длительность импульсов 1 мке, частота повторения I кГц.

В параграфе 3.2.1 представленной работы рассматривается проблема зависимости внешнего квантового выхода мощности излучения (чв,1СШкв) СИД и УФИД от плотности тока.

В параграфе 3.2.2 представлена методика исследований ультразвукового воздействия на характеристики СИД. Установка для УЗВ позволяет варьировать амплитуду относительной деформации MKT в стоячей УЗ волне в весьма широких пределах' 10"7-10"3, т.е. от значений амплитуд, когда практически не происходит необратимых изменений в системе структурных дефектов MKT, до значений, при которых имеет место размножение дислокаций, что происходит в диапазоне изменения резонансных частот 57-106 кГц.

Приводятся рабочие характеристики и вид исследованных СИД L-1553 GDT на основе GaP и СИД с различными конструкциями МКГ на основе AlInGaN (на подложках AljOj, SiC) NSPB500S и L-7113РВС, компаний Nichia Chemical Ind. Ltd и компании Kingbright с кристаллами компании Cree Inc., соответственно. Использовались кварцы с резонансными частотами 64 и 106 кГц, их размеры 40x4x4 мм и 26,8x4,5x4,5 мм, соответственно. При приложении к кварцу зна-коперсмешюго электрического напряжения в нём возбуждаются механические колебания, которые через соединительный контакт передаются образцу. Дня поддержания необходимой амплитуды механического напряжения на уровне сто = 2,8 МПа приходится увеличивать амплитуду входного напряжения на обкладках кварца до -50-60 В. Максимальная амплитуда механического напряжения в пучности УЗ волны составляла ао«2,8-106 Па (280 г/мм'). Блок-схема установки для осуществления УЗВ на СИД приведена на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема установки для осуществления ультразвукового воздейет-... ГТ~ [ ' j вия на светоизлучающий диод: 1 - ультразвуковой генератор; 2 - частотомер;

i j l j ; . й';- j 4 : 3,4 - милливольтметры переменного тока, R=l,5 кОм- измерительное

. , - 1 \_' ' сопротивление; Q - пьезокварц; СИД - светоизлучающих диод

." ;ТЛД

Мощность УЗ волны, воздействующей на МКГ, рассчитывав гея по следующим формулам:

o-1-f

Р = ° " , Р = Р -V. (1а и 16)

ь;, .....

где ао-амплитуда колебаний, = 2,8-106 Па; fp - резонансная частота, fp= 64 и106 кГц, V„- объём кварцев, V„- 7,056-Ш"7 к 5,427-Ю"7 м2, соответственно;

Екв- модуль Юнга, Екв= 6,9-1010 Па.

Для применявшихся пьезокварцев (fp= 64 и 106 кГц) величина мощности УЗ волны Р составляет от 5,13 до 6,54 Вт. СИД подвергался попеременному УЗВ с длительностью каждого цикла нагру-жения 5 и 10 ч. для Gap СИД и 1,5 и 3 ч. для AlGalnN СИД, после чего производилось снятие его характеристик.

В четвёртой главе анализируются результаты, полученные в теоретических расчётах и экспериментах. В разделе 4.1 рассматриваются результаты компьютерного моделирования AlGalnN MKT для СИД синего и зелёного цвета свечения. Рассматриваются результаты начального этапа моделирования. В качестве основного параметра, характеризующего MKT, выбрана величина внутреннего квантового выхода Чвнкв= Е^ьяуч/Т(иииуЧ+иШхр), где С'иигуч и Umxp-скорости излучательной и безызлучательной рекомбинации, соответственно, суммированные по всем КЯ. Анализ результатов показал: 1) у всех струетур проявлялась сравнительно слабая зависимость т]В|,Кв от легирования и типа проводимости квантово-размерной активной области СИД; 2) в приборах с длиной КЯ 2 нм и 3,5 нм при плотности тока j = 100 А/см2 величина Лвнкв слабо уменьшалась с увеличением количества КЯ от 2 до 5. Максимальный пвнкв был порядка 50 % и 70 % для СИД синего и зелёного цветов свечения, соответственно; 3) должно иметь место увеличение пв„кв при увеличении ллотноститока в диапазоне 10-101 А/см2 при условии неизменности температуры квантово-размерной активной области СИД, что не подтверждается экспериментальными данными. Это противоречие детально рассмотрено в разделе 4.2.

Результаты позволяют объяснить тот факт, что у МКГ с наибольшей яркостью, обнаруживаются сходные рабочие характеристики независимо от различий в технологиях получения эпи-таксиальных MKT. На основе результатов моделирования и различных публикаций в качестве оптимальной была выбрана конструкция МКГ типа

p+GaN/p+Alo2Gao,sN/4-(n'InxGai-xN—nGaN)/n+GaN с 4-мя КЯ, сочетающая в себе достаточно высокое значение пвнкв и наиболее воспроизводимую технологию изготовления в условиях массового производства.

Далее рассмотрены результаты моделирования МКГ типа p+GaN/p+Alo.2Gao,gN/4-(nInxGai-xN—n'GaN)/n+GaN с различным содержанием атомов In (X) в КЯ. Введение в конструкцию MKT p-Alo,2Gao,gN-3Mi!rrepa обусловлено необходимостью исключить инжекцию электронов из активной области, что особенно важно при моделировании приборов с малым содержанием атомов In.

Рассмотрены механизмы протекания тока через МКГ. В приборах с КЯ используются выражения для тока термоэлектронной эмиссии (ТТЭ) носителей заряда в КЯ и из mix, а также и выражения для дрейфово-диффузионно! о тока в остальных областях, включая барьеры между КЯ. В работе [9] получены точные выражения для ТТЭ, учитывающие статистику Ферми-Дирака при вычислениях безразмерных значений планковских потенциалов электронов т]с(х) - [f.j^x)-E,(x)~^iкТ и дырок rj,(х) = [£'„ (х) - Efp(х) j/кТ. В настоящей работе показано,

что при глубине КЯ (Uc в зоне проводимости и Uv в валентной зоне) более ЗкТ можно использовать статистику Больцмана и точные выражения для ТТЭ могут быть аппроксимированы к простому виду:

h (х) = К-Т2- eV'/kT ■ , УДх) = А'р ■ Т2 ■ е"^ ■ е^ (2а „ 2б), а' А'

где ", ' - постоянные Ричардсона.

В диапазоне X = 0,05->0,35 выполняются условия ис, иу более ЗкТ и выражения (2) спра ведливы, при этом ВАХ можно представить в привычном виде:

е-и

у = (3)

где: Js(X) - параметр, зависящий от содержания атомов 1п (X) в КЯ, п(1, X) - коэффициент неидеальности, зависящий от величины плотности тока и состава, и - напряжение, приложенное к МКГ.

ВАХ МКГ с различным содержанием атомов 1п в КЯ представлены на рис. 2. При доста точно больших значениях плотности тока, наблюдающиеся отклонения ВАХ МКГ с КЯ от ВАХ с X = 0, отражаемые зависимостями значений коэффициента неидеальности (п) от .1 и X (рис. 3), е основном обусловлены особенностями физических процессов, происходящих в активной кван тово-размерной области.

и.В 4.8

Рис. 2. ВАХ многокомпонентных гетероструктур с содержанием атомов 1п X = 0~0Л5 в квантово-размерньзх ямах в диапазоне а - 1^15 А/см2, 6 - ^15-^500 А/см"

1. А }, А/см*

Рис. 3, Зависимости величины коэффициента неидеальности (п) ВАХ от плотности тока: а) при различном содержании атомов 1п в кеантово-размерных ямах; б) при различном легировании барьеров между КЯ Х=Ю,3: 1 - 10" см-5,2-5-10" см '; Х=0,2: 3 - 1017 см'3. 4 - 5- Ю18 см'3; Х=0,1:5 - 10" см'3, 6-5-10"см"3

Расчёты ВАХ МКГ показали, что изменение п, с плотностью тока зависит не только от содержания атомов 1п в КЯ, но и от степени легирования барьеров между КЯ.

Анализ поведения ВАХ и зависимость коэффициента неидеальности (п) от плотности тока на МКГ с различным содержанием атомов 1п (рис. За) выявляет: в отсутствии КЯ (X = 0) ВАХ имеет общеизвестный вид; в области малых плотностей тока, вгшстгь до 7 = 0,1 А/см2, п>1, что связано с существенным влиянием на величину тока процессов рекомбинации электронов и дырок в области объёмного заряда; затем всё более начинает преобладать ток надбарьерной инжекции носителей заряда, при этом п—>1 при малом уровне инжекции (I = 1—20 А/см2) и п—>2 при увеличении уровня инжекции У = 20-500 А/см2); наличие КЯ начинает сказываться на виде ВАХ уже при значениях X—0,05—0,1, особенно в диапазоне Х = 0,1-Ю,35; приХ>0,1 величина п постепенно растет во всём диапазоне .1 = 0,1-500 А/см2, достигая значений п>2 и даже п» 2 при Х>0,15.

Величина коэффициента неидеальности уменьшается с увеличением концентрации донор-ной примеси в барьере при одинаковых значениях X и \ (рис. 36).

При малых значениях X = 0,05-0,1 с ростом плотности тока концентрации электронов и дырок в КЯ увеличиваются, а неравномерность их распределений по КЯ уменьшается, при этом

величина напряжённости тормозящего электрического поля в квантово-размерной области уменьшается, достигая нуля при X = 0,1 и I - 100 А/см2. При одном и том же значении I и при Х>0,1 в активной области постепсшю начинает возникать ускоряющее электрическое поле, достигающее при X ~ 0,2 и I = 100 А/см2 величины 3- Ю5 В/см, а при X = 0,3 и

1*10* 1*10'' 1*10' В 1*ю'

Д 9x1 о'

of ВхЮ* О

с 6*10*

£ 5*1 Э*

-■-Х-ОД5 - ■> - Х-0,1 « -Х=0,2 -Т-Х'0,3

> К i - (лл л .............-з. 1Л5:

3*10-J / Л \

I / \ 1= 100 А/см2 величины 1,5-106 В/см (рис. 4).

Ж 1*10*-

-2*10® Н

Рве. 4. Зависимость напряжённости поля от содержания

эч&пта 1 2 3 4 5 атомов 1п и её распределение по КЯ при100 А/см

н Эмкгтер о-СаМ

Номгр каантово-раэмерных ям

Этот эффект обусловлен необходимым увеличением концентрации электронов и дырок в КЯ для поддержания одной и той же величины плотности тока, так как с увеличением X увеличивается глубина КЯ и значения ис и 1)у растут. Одновременно увеличивается неравномерность распределений электронов и дырок по КЯ (табл. 1), в активной области возникает дополнительная разность потенциалов, т.е. появляется дополнительное напряжение на МКГ по сравнению со структурой X = 0,

Таблица 1

Концентрации электронов и дырок в КЯ при плотности тока I = 100 А/см2

Содержание Концентрация электронов в КЯ. см"3 Концентрация дырок в КЯ, см"Л

атомов

индия (X) КЯ№ 1 КЯ № 2 КЯ№3 КЯ№4 КЯ № 1 КЯ№2 КЯ № 3 КЯ№4

в КЯ

0,05 3,76- 2,OS- 2,87- 4,34- 5- 2,46- 2,11- 1,46-

1016 IO18 101" 1018 1018 1018 ю'8 1018

0,1 1,19 Ю" 6,4-10'8 6,541018 9,481018 1,110" 6,01-ю18 5,35-10'8 3,371018

0,2 8,3210" 7,531018 7,49-10'8 1,310" 1,5910" 6,61-ю'8 5,59-10'8 2,9-10'8

0,3 3,48 1016 4,211018 2,8210" 7,0610" 5,610" 1,6410" 2,371018 5,4110"

Неравномерность распределений электронов и дырок по КЯ приводит к неравномерности распределения скоростей излучательной и безызлучательной рекомбинации по КЯ, причём эта неравномерность увеличивается с ростом X. Например, при Х>0,2 активно "работают" только две средние КЯ (табл. 2).

Таблица 2

Скорость рекомбинации в КЯ при плотности тока 3 — 100 Л/см2

Содержание атомов индия(X) в КЯ Скорость рекомбинации в КЯ, 1/см^с

КЯ№1 КЯ№2 КЯ № 3 КЯ № 4

0,05 4,5-10" 4-1 С* 3,7- 10Л 3-10"°

0,1 2-10"4 9 Ю-6 8-10-"

0,2 310-" 1,210"" 9-10"' г-ю-6

0,3 10у 2-10"' 10"

Моделирование показало, что видом ВАХ при одной и той же величине X можно "управлять" количеством КЯ, степенью легирования и введением атомов 1л в состав барьеров. Как в данной работе, так и в работе [10], показано, что увеличение концентрации доноров в барьерах уменьшает падение напряжения на МКГ. Было установлено, что введение агомоз 1п в состав барьеров при Х>0,2 приводит к существенному смещению ВАХ в область меньших напряжений, особенно при больших плотностях тока (рис. 5).

- ■ г- Рис. 5. ВАХ при различном содержании атомов 1п в

»^ * *

; . ^ . / . кваитово-размерных ямах/в барьерах

и« -¡-♦-.-он™, ; ' ' / , '

; ' -ад-.-. ;^ .%* .* " Данный эффект является следствием

' | * ««« ■' у** , * уменьшения величины потенциального барьера

" '*■ ,* ,-* между КЯ и барьером при введении атомов 1п в

барьеры, что позволяет увеличивать плотность тока при одинаковом напряжении, что и следует

* * ' барьеры, что позволяет увеличивать плотность

.!.'( ■ /

г/ /

/ I/ . / , '' из формулы (3).

1 .Т У ** Далее рассматриваются результаты

,-,—•' ^—-,_

:: V следующего этапа моделирования. Предложена

' " новая модель, учитывающая влияние

неоднородного распределения атомов 1п, наряду с другими моделями, учитывающими эту неоднородность, например, в виде гауссовского [11] или экспоненциального [12] хвоста энергетических состояний в КЯ. Совместно с С.Г. Никифоровым проводилось моделирование, где предполагалось, что кристалл СИД, имеющий площадь р -п-перехода Бмкт, может быть рассмотрен как совокупность параллельно соединенных квантово-размерных областей с различным содержанием атомов 1п (X) в МКГ и имеющих площади р-п-перехода 5(Х) "нано-СИД". Величины 8(Х)'Змкт описываются гауссовским распределением. В качестве примера (рис. 6-7) представлены результаты моделирования СИД синего цвета свечения при Т = 300 К. Зонная диаграмма "иано-СИД" с четырьмя КЯ (X = 0,2) при напряжении 3,842 В и Т = 300 К показана на рис. 8.

Рис. 6. Зонная диаграмма СИД синего цвета свечения с четырьмя КЯ, (Х»0,2; J=100 АУс.ч"; Т=300 К)

1'нс. 7. Зависимость плотности тока от напряжения

1-Х=0.15; 2-Х=0,17; 3-Х=0,2:4-Х-0Д2; 5-Х=0,25: Т = 300К

Зависимости плотности тока от напряжения (ВАХ) для "нано-СИД" с различным содержанием In представлены на рис. 7. Видно, что при одинаковом напряжении плотность тока зависит от X.

На рис. 8-9 видно хорошее согласие результатов моделирования и экспериментов при том, что результаты моделирования получены без каких-либо дополнительных (сверх базовых физических моделей) приближений и аппроксимаций. Для сравнения представлены экспериментальные ВАХ, измеренные на СИД компании Cree Inc., тана С460МВ290Е1000.

Рис- 8. ВАХ СИД синего цвета свечения

1 — результаты моделирование,

2 - экспериментальные данные, Т~300 К

440 450 460 4 70 4в0 490 500 510 ДчИна ВОЛНЫ. 1IM

Рис. 9. Спектры мощности излучения СИД синего цвета свечения 1 - результаты моделирования 2 - экспериментальные данные, Т=300 К

Но результатам моделирования видно, что через области с пониженным относительно среднего звачения содержания атомов 1п Х=0,2 протекают значительно большие токи, чем через области с повышенным содержанием атомов 1п (рис. 7). Следовательно, с одной стороны области, через которые протекают большие токи, "выгорают", т.е. их излучагельная способность уменьшается; с другой стороны возможно перераспределение содержания атомов 1п в сторону увеличения количества областей с повышенным содержанием атомов ¡п. Это объясняет тенденцию смещения спектров излучения в длинноволновую область при длительной наработке СИД-

Рассматриваются результаты исследования зависимости внешнего квантового выхода (Лвнткв) СИД и УФИД от плотности тока на приборах, изготовленных на основе кристаллов Cree Inc. типа С460МВ290Е1000, С527МВ290Е1000, C405MB290-S0100 (рис. 10).

Рис. 10. Зависимость Пвидвкв от плотности тока

1 б

сад си снд

ид

- PeiynkT«TV ркч«*

Исследована зависимость уменьшения генетики с увеличением тока. В ряде работ было высказано мнение, что г)впсшкв 1пОаМ СИД зеленого и синего цветов свечения уменьшается с увеличением плотности тока (]). Существует несколько предположешш, объясняющих уменьшение Т1внешкв при увеличении плотности тока в диапазоне значении .1>И0 А/см2: 1) температура активной области СИД увеличивается с ростом плотности

06

0 20 <0 SO SO 100 140 160 180

тока (эффект нагрева); 2) скопление токовых линий под площадками омических контактов, особенно под площадкой контакта к р-области ("краудинг" эффект), увеличивается с ростом плогно-сти тока и, следовательно, часть излучения не выходит наружу; 3) при увеличении плотности тока увеличивается инжекция электронов нз активной n-областк в р-эмитгер; 4) при увеличении плотности тока уменьшается внутренний квантовый выход 4BnKB=X^wi /XUofiUi-

Первые три предположения не объясняют зависимость т]Ыиеок.э СИД и УФИД от плотности тока, т.к. при корректном проведении измерений в импульсном режиме, при использовании технологии flip-chip ("перевернутых" кристаллов) и по результатам моделирования они не должны влиять на данную зависимость.

В настоящей работе исследовалось последнее предположение. В отличие от обычного приближения равенства характеристических времен жизни т„о и Тро в ШХР-мехашвме безызлуча-тельной рекомбинации было предположено, что имеет место большая разница этих времен (тао~10"п с и Тро=10"8с). При этом предполагалось, что величина коэффициента захвата в механизме излучателыюй рекомбинации В = Ю"10 см3/с не зависит от плотности тока. Остальные параметры MKT были теми же, что на втором этапе моделирования за исключением количества КЯ. При этих условиях моделирование показало, что в определённом достаточно широком интервале плотностей тока величина внутреннего квантового выхода будет уменьшаться с ростом уровня инжекции за счёт перераспределения инжектированных носителей между КЯ. В InGaN-КЯ скорость безызлучательной рекомбинации обусловлена присутствием дислокаций, точечных дефектов и примесей с глубокими энергетическими уровнями, например, атомов кислорода (или дислокаций) [13]. Поскольку дислокации и кислород образуют глубокие донорные уровни около середины запрещённой зоны, то захват электронов этими центрами будет быстрее, чем дырок. В конечном итоге эти предположения, по результатам моделирования, смогли объяснить экспериментальные данные.

В разделе 4.3 представлены результаты исследования УЗ воздействие на GaP и AlGalnN светоизлучающие диоды. Установлено, что УЗ колебания изменяют ВАХ, ватт-амперные и спектральные характеристики GaP СИД жёлто-зеленого цвега свечения: после 10 часов воздействия мощность излучения снизилась в несколько раз, максимум спектра сместился в коротковолновую сторону на 4-5 нм, а полуширина спектра изменилась от 20 нм до 25 нм (рис. 11-13).

Рис. П.ВАХОаРСИД в полулогарифмическом масштабе J -исходная, 2 и 3-лосле 5 и 10ч. УЗ воздействия, соответственно

Рис. 12. Зависимость оптической мощности Gap СИД

Рис. 13. Изменение спектров GaP СИД I-исходная, 2 и 3 - после 5 и 10 ч. УЗ воздействия, соответственно

Обычно среди основных причин, приводящих к изменению характеристик СИД под воздействием длительного протекания прямого тока, указывают на изменение концентрации центров безызлучательной рекомбинации (ЦБИР) в области р-в-перехода и на образование в активной излучающей области новых дополнительных ЦБИР [14]. Возможно, что также имеет место уменьшение концентрации активных центров, отвечающих за вшшчину скорости излучательной рекомбинации, что отмечалось в работах А.Берга (A.A. Bergh) и П.Дина (Р J. Dean).

В настоящей работе было предположено, что все упомянутые эффекты имеют место в GaP СИД, лег ированных азотом, и при УЗ воздействии. Изменение концентрации ЦЬИР в области р-п-перехода и в активной области подтверждается результатами измерений профилей их распределения методом динамической барьерной ёмкости [14], смещением ВАХ в область меньших напряжений и уменьшением мощности излучения при данной величине тока (рис. 11, 12, 14). Предполагаемое уменьшение числа активных азотных Nu-цешров подтверждается уменьшением мощности излучения и, главное, смещением максимума спектра в коротковолновую сторону (рис. ! 3) за счёт уменьшения скорости излучательной рекомбинации экситонов, связанных на Nn -центрах, по отношению к скорости более коротковолновой излучательной рекомбинации свободных экситонов, что отмечалось в работах Л.Берга (A.A. Bergh) и П.Дина (P.J. Dean).

Ряс. 14. Распределение ЦБИР: 1-начальная, 2 и 3-яосле 5 к 10 часов УЗ воздействия, соответственно

С целью проверки этого предположения были про! " ведены исследования влияния УЗ воздействия на измене-

• ^ ' ' ТТ; ние концентрации неподвижных зарядовых центров (ЗЦ) в активной области методом динамической барьерной ёмкости [14] (рис. 14).

Предлагается следующее объяснение природы наблюдаемых эффектов при УЗВ. Так как СаР обладает пьезоэлектрическими свойства™, то при УЗ деформации кристалла СИД в нём возникает электрическое поле. Оценка его величины при амплитуде механического напряжения а<1 = 2,8-106 Па показывает, что напряжённость поля составляет порядка !05 В/см. Это поле изменяется с частотой УЗ колебаний, создавая горячие носители заряда с энергией значительно большей, чем

средняя тепловая энергия (3/2)кТ. В работе [15] было показано, что такие "горячие" носители заряда способны смещать атомы решётки, создавая точечные дефекты Закон изменения концентрации смещённых атомов АК(Ч) описывается выражением (4):

AN(t) = N0 - N(t) = N0 [1 - cxp( -)]

T . (4)

1

t =--

где через aNvnVw обозначено "эффективное время деградации", N - концс1Гтрация несмещённых аюмов, vnV-число соударений носителей заряда с несмещёнными атомами в единицу времени, v-2bt7icB> b - линейный размер кристалла, 1св - длина свободного пробега носителей заряда, f-частота УЗ колебаний; n-концентрация свободных носителей заряда; V - объём кристалла, w - вероятность смещения одного атома горячими носителями заряда, а - константа, учитывающая, что пьезоэлектрическое поле изменяется во времени по синусоидальному закону (а<1).

( Е«1 w = ехр--—

Выражение для w имеет вид: « ДЕ J ^ где ¡¡¿-пороговая энергия смещения атома из узла

решётки, ДЕ-энергия "горячих " носителей заряда.

В настоящем случае, при линейном размере кристалла b = 300 мкм и длине свободного пробега при подвижности 110 см2/(Вс) 1св= Ю"6 см, разделение носителей заряда при комнатной температуре произойдет за время At = Ьтсв/1св = 3-10"9 с, т.е. за время, много меньшее половины периода УЗ колебаний. Приняв пороговую энергию смещения собственных атомов (работы B.C. Вавилова, А.Е. Кива) для GaP ~ 10 эВ, на длине свободного пробега 10"6 см носитель заряда в поле 105 В/см приобретает среднюю энергию порядка 0,1 эВ и за 5 ч. УЗВ концентрация смещённых собственных атомов будет около 5-1017 см'3. Пороговая энергия смещения атомов азота ниже, поэтому вероятность их смещения выше. Но поскольку концентрация NN-центров на шесть-семь порядков ниже концентрации собственных атомов, число смещений атомов азота за одинаковый промежуток действия УЗ будет меньше, Оценка ANn даёт величину около 1017 см'3 при пороговой энергии Еа« 9 эВ.

Далее представлены результаты УЗВ на AlGalnN СИД с различными конструкциями MKT (на подложках AI2O3 и SiC) компаний Nichia Chemical Ind. Ltd и Cree Inc., соответственно. Были исследованы ВАХ, спектры электролюминесценции и зависимости мощности излучения от плотности тока. По мере увеличения времени УЗВ имеет месго значительное уменьшение напряжения при одинаковой плотности тока (рис. 15), смещение максимума спектра в длинноволновую сторону (рис. 18) и усиление эффекта уменьшения квантового выхода излучения с увеличением плотности тока (рис. 17). Наблюдается также изменение профилей распределения концентраций зарядовых центров в области объемного заряда, в которой расположены МКЯ (рис. 16). При частоте УЗВ 106 кГц для достижения одинаковых изменений характеристик СИД потребовалось в 1,5-2 раза меньше времени по сравнению с экспериментами на частоте 64 кГц, что подтверждает справедливость выражения (4).

ал

2i 2.7 23 2S 30 3.1 32 33 3,1 3i 24 35 ¡6 J7 з» ;s эг 3i 3i 33

Нападение. В Ктг^яленк. В

Рис. 15. BAX СИД с многокомпонентными гетерострукгурами, выращенными на подложках А12СЬ и SiC, после УЗВ, соответственно: 1 - исходная; 2,3,4 - после циклов УЗВ no 1,5 (3) часа

Проявление СП при УЗВ может быть связано также с локальным нагревом областей MKT, как при протекании тока. Тепло выделяется за счет поглощения УЗ мощности (теплопроводность, вязкость материала (внутреннее трение)), дефекты структуры, включения и т.п.). Частота УЗ определяет величину описанного эффекта с учётом резонансных пьезосвойств материала MKT и степенью рассогласования периодов кристаллических решёток подложек и выращенных на них эпигаксиальных слоев. Рассогласование решёток MKT в случае выращивания на подложке А120з = 16%, а на SiC = 4 %.

На выше упомянутых СИД во время исследований УЗВ были проведены измерения распределения ЗЦ по методике, описанной в [14]. Данные эксперименты подтвердили вывод о том, что у СИД с MKT, выращенной на подложке сапфира, структурные изменения происходят быстрее и

Рнс. 16 Распределение зарядовых центров у СИД с многокомпонентными гетероструктурами, выращенными на подложках ЛЬО; и SiC, соответственно

Было проведено сравнение уменьшения т)вЯ1шкв при протекании тока и при УЗВ (рис. 17,

18).

О 5 10 15 .0 ЗС 5« 0 5 10 15 23 25 30 35 40 *5

) А ОГ ], А/см"

Рис. 17. Зависимость квантового выхода С11Д с многокомпонентными гетероструюурамн, выращенными на подложках А120з и БЮ после УЗВ, соответственно1 1 - исходная; 2, 3,4 - после циклов УЗВ по 1,5 (3) часа

Рис. 18 Зависимость квантового выхода СИД с многокомпонентными гетероструюурами, выращенными на подложке SiC при протекании тока. 1 - исходная, 2 - после 15 ООО часов наработки СИД

Заметен схожий характер изменения зависимости Лвнешкв при токовой нагрузке и УЗВ. Большему падению значения оптической мощности (СИД компании Nichia Chemical Ind. Ltd.) будет соответствовать большее рассогласование решёток. Механическое УЗВ усугубляет это

20 25 30 35 40 45 J. А/СМ*

рассогласование образованием дефектов, вызванное различием в механических параметрах материалов с разными периодами решёток (рис. 17, 18).

"Красный" сдвиг максимума спектра в длинноволновую сторону является следствием того, что в областях с более низким содержанием атомов In по сравнению со средним значением, создающих коротковолновую часть спектра, излучение под действием УЗВ Лвнкв уменьшается в большей степени (рис. 20).

Рис. 20. Смешение от количества циклов УЗВ (I ~ 20 мА) 1 -СИД с подложкой AljOj, 2-СИД с подложкой SiC

УЗ создаёт высокочастотное пьезоэлектрическое ко.тата™,ини.о.п»и1кйт««.и поле, которое накладывается на статические пьезоэлектрические поля и СП, т.е. имеет место комбинированный эффект.

Взяз за основу вышеописанную мет одику и приняв значение Sp.0 = 300x300 мкм, подвижности = 2800 см2/(В с), 1СВ = 1-10'5 см, то разделение носителей произойдет за б-10"9 с, что много меньше половины периода УЗВ. Напряжённость пьезоэлектрического поля определяется по следующим формулам:

£„=d-E„,eзз= — ; = = (5аи5б)

d} з E,.'d Е„-е,

где со- амплитуда колебаний, о0- 2,8-106 Па; езз - компонента тензора пьезоэлектрических констант, езз= 1,1 Кл/мг;

Е„- модуль Юнга, Ем = 6,9-1О10Па; го-электрическая постоянная, £о= 8,8510"п Ф/м.

Расчётное значение напряжённости пьезоэлектрического поля равняется = 5-Ю6 В/см. Приняв пороговую энергию смещения собственных атомов (работы B.C. Вавилова, Л.Е. Кива) =14 эВ, на длине свободного пробега 2-10"5 см носитель заряда в поле 5-106 В/см приобретает среднюю энергию порядка 0,5-Ю,8 эВ. Число смещённых собственных атомов будет = 10й см"3. Пороговая энергия смещения атомов Mg, Si ниже, поэтому вероятность их смещения выше. Но поскольку концентрация Ын-центров на шесть-семь порядков ниже концентрации собственных атомов число смещений атомо азота за одинаковый промежуток УЗВ меньше. Оценка AN для кремния/магния дает величину около 7-1019 см'3 при пороговой энергии Ed= 11-12 эВ.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать следующие основные заключения: 1) на частоте УЗВ 106 кГц для достижения одинаковых изменений всех характеристик СИД потребовалось в 1,5-2 раза меньше времени по сравнению с изменениями на частоте 64 кГц, т.е. произведение f-t=const. Если обратиться к выражению (4), то заметно, что при этом условии имеет место одинаковое изменение концентраций любых атомов, индивидуальное поведение которых определяется величиной Ej-пороговой энергией смещения атома из узла решётки; 2) при одинаковых условиях УЗ воздействия изменение всех измеренных характеристик у СИД на основе МКГ, выращенных на подложках АЬОз, больше, чем у СИД на основе MKT, выращенных на подложках SiC. По-видимому, эта разница обусловлена тем, что в MKT на подложках АЬОз плотность дислокаций на 2-3 порядка больше, чем в структурах на подложках SiC; из-за разной степени рассогласования постоянных кристаллических решёток подложек и выращенных на них эиитакси-алькых слоев (АЬОз ~ 16%, а на SiC = 4%) и дислокации играют существенную роль при смещении атомов при УЗВ.

Второе заключение коррелирует с результатами работ С.Г. Никифорова, в которых было также установлено, что при длительном протекании рабочего тока через AlGalnN СИД величина светового потока (Ф) у СИД на основе структур, выращенных на АЬСЬ-подложках, уменьшается со временем наработки (t) значительно сильнее (в среднем на 40 % за 10 ООО часов), чем у СИД на основе структур, выращенных на SiC -подложках (до 25 % за 10 000 часов).

Обычно у AlGalnN СИД наблюдаются два участка зависимости Ф(1). На участке от t=0 до t=tc,a6 может иметь место увеличение потока от Ф(0) до значения Ф^,»), обусловленное, возможно, отжигом дефектов и примесных комплексов. При t>tcia6 величина Ф(0 уменьшается по закону:

Ф(0 = Ф(*Сгаб)-ехр-(а-.И), (6),

где: а - фактор деградзции, см2/(с-А); J - плотность тока, А/см2.

Величина а на падающем участке зависимости (8а) рассчитывается из значений Ф(1г) и ФО^), измеренных при t2> ti> tc«6 по формуле:

а^НФ^УФМУИМО, (7).

Величина а описывает совокупное действие механизмов деградации светового потока и очевидно, что чем больше а, тем деградация светового потока при длительной токовой нагрузке происходит быстрее.

В настоящей работе проведены исследования влияния УЗ воздействия на величину деградация светового потока при длительной токовой нагрузке. С этой целью совместно с компанией

ATV Outdoor Systems были собраны и исследованы СИД на основе структур, выращенных на SiC-подложках. Были применены две технологии сборки верхнею контакта кристалла: тсрмо-компрессия золотой проволоки и УЗ сварка алюминиевой проволоки. Экспериментальные результаты представлены на рис. 20. У СИД с термокомпрессией а ~ 4,64- 10"7смг/(с А), а у СИД с УЗ-сваркой а = 7,71-10"7 см2/(с-А). Прогнозируемое уменьшение величины светового потока за 50 ООО часов наработки составит 40 % и 75 %, соответственно.

Рис. 20. Зависимость светового потока от времени наработки при рабочей плотности тока J = 53 А/см3: 1-тсрмокомпрессия, 2-УЗ-сварка

1.10

0,95 090 D.35

2000 3000 Врскл, ч

Заметно, что одно только УЗВ, без наработки, отрицательно влияет на поведение светового потока.

В приложении А представлены материалы, ил-

so'oo люстрирующие раздел Введение и первую главу - Аналитический обзор литературы. В приложении Б приводятся примеры некоторых возможных графиков. В приложении В помещены примеры файлов, описывающих прибор и материалы, используемые в работе. В приложении /^представлены некоторые графики и таблицы, иллюстрирующие результаты моделирования по определению оптимальных параметров MKT. В приложении <Ц приводятся иллюстрации результатов моделирования рабочих характеристик СИД и УФИД с содержанием атомов In в кващово-размерной активной области, изменяющимся в широких пределах.

Выводы диссертационной работы:

1. На основе результатов исследований характеристик ИД, используя разработанные методики для исследования изменений электрических и оптических характеристик

AlGalnN-излучающих диодов при воздействии длительной токовой нагрузки и ультразвуковых колебаний, был предложен возможный механизм "медленной" деградации рабочих характеристик ИД.

2. Разработана методика компьютерного моделирования электрических и излучательных характеристик MKT AlGalnN с кваитово-размерными ямами (КЯ), позволяющая учитывать структуру, физические процессы и параметры слоев кристаллов с различным содержанием атомов In и А1. Методика позволяет рассчитывать вольт-амперные характеристики (ВАХ), внешний квантовый выход мощности и спектры излучения в зависимости от плотности прямого тока, учитывать степень неоднородности состава в КЯ и может быть использована при конструировании MKT для диодов, излучающих в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.

3. Моделирование позволило развить ряд представлений о свойствах MKT AlGalnN:

- показано, что ихтучательные характеристики MKT с множественными квантово-размерными ямами (МКЯ) и барьерами i-типа, n-типа и р-типа проводимости отличаются незначительно, поэтому существующий экспериментальный выбор МКГ вида

p+GaN/p+Aloi2Ga0isN/(2-4) (n7nxGai.xN—n'GaN)/n+GaN, позволяет получать оптимальные рабочие характеристики ИД при изменении содержания атомов In в активной области от X = 0,05-0,3 и

плотности прямого тока в практически важном интервале J = 0,1-5-500 Л/см2. Экспериментальные ВАХ и спектры излучения СИД синего и зелёного цвета свечения, измеренные в настоящей работе в импульсном режиме, исключающем нагрев MKT, хорошо согласуются с рассчитанными характеристиками, что является подтверждением работоспособности методики компьютерного моделирования;

- установлено, что на основе модели термоэлектронной природы тока между КЯ и барьерами, вольт-амперные характеристики (ВАХ) с содержанием атомов In в КЯ X = 0,05-г0,35 могут

еЦ

быть описаны одним единственным выражением j ~ j, (X) • к т , где

п(Х, .^-коэффициент неидеальности, увеличивающийся с ростом содержания атомов In в КЯ и с

увеличением плогноста тока j в наиболее практически важном диапазоне J = 10"' -^500 А/см2;

- показано, что, хотя бы частично, уменьшение квантового выхода мощности излучения при увеличении плотности тока возможно происходит из-за перераспределения концентраций инжектированных носителей заряда между КЯ при неравенстве характеристических времён жизни электронов и дырок в ШХР-механизме безызлучательной рекомбинации. Этот эффект получил качественное экспериментальное подтверждение.

4. Обнаружено, по результатам экспериментов, отрицательное влияние УЗ колебаний в диапазоне частот 57-106 кГц на ВАХ и спектры СИД синего и зелёного цвета свечения даже при отсутствии токовой нагрузки. Механизм воздействия возможен в виде последовательного процесса: генерация сильного электрического поля за счёт пьезоэлектрического эффекта и спонтанной поляризации, приводящего к увеличению энергии носителей заряда, взаимодействие которых с атомами решётки приводит к образованию дефектов структуры и, возможно, к изменению состава квантово-размерной активной области. Данная точка зрения подтверждена измерениями распределения концентрации зарядовых центров в активной области СИД.

5. Экспериментально установлено, что величина деградации светового потока AlGalnN СИД синего цвета свечения при длительном воздействием тока, в производстве которых использовалась технология УЗ-сварки омических контактов, существенно превышает величину деградации СИД, собранных без использования ультразвука.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Наими Е.К., Рабинович О.И., Сушков В,П. Влияние ультразвукового воздействия на характеристики светодиодов зелёного свечения на основе GaP // Известия Высших учебных заведений. Материалы электронной техники. - № 4. - С. 61-63. - 2004.

2. Рабинович О.И. Деградация промышленных светодиодов под воздействием ультразвуковых колебаний. - V Международная конференция "Молодые ученые — промышленности, науке, технологиям и профессиональному образованию, проблемы и новые решения". Сборник научных докладов. - С. 92-98. - МГИУ. - 2005.

3. Naimi Е.К., Rabinovich О.1., Sushkov V.P. Degradation of AlGalnN LED performance characteristics under the ultrasonic action. - Technical digest "Compound Semiconductor Manufacturing Expo (CS-MAX). - 2005. - P. 123-125. - Palm Springs, CA, USA.

4. Manyakhin F.I., Naimi E.K., Rabínovich O.I., Sushkov V.P. Ultrasonics action upon performance LED's characteristics. - Труды IV российско-японского семинара "Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и каноэлектроники". МИСиС-ULVAC 1пс.-АГУ. - С. 221-224. - М: МГИУ - под ред. проф. МИСиС Л.В. Кожитова. - 2006.

5. Сушков В.П., Рабинович О.И., Архипов А.Л. Компьютерное моделирование излучающих свойств светодиодов на основе гетсроструктур InGaN и AIGalnP. Труды IV российско-японского семинара "Перспективные технологии и оборудование для материаловедения, микро- и наноэлектроники". МИСиС-ULVAC Inc.-АГУ - С. 311-317. - М: МГИУ- под ред. проф. МИСиС Л.В. Кожитовг. - 2006.

6. Маняхин Ф.И., Найми Е.К., Рабинович О.И. и др. Деградация светоизлучающих диодов при создании в них ультразвуковых упругих волн. - VII Международная конференция "Опто-, на-ноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы. - С. 162. - Ульяновск - УлГУ. - 2005.

7. Маняхин Ф.И., Наими Е.К., Рабинович О.И. и др. Динамически-ёмкостной метод измерения концентрации неподвижных зарядовых центров в полупроводниковых материалах типа An'Bv, подвергаемых ультразвуковому воздействию // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - № 5. - т. 72. - С. 20-25. - 2006.

8. Наими Е.К., Рабинович О.И., Сушков В.П. Деградация светоизлучающих диодов на основе гетсроструктур AlGalnN под действием ультразвука // Известия Высших учебных заведений. Материалы Электронной Техники. - № 3. - С. 58-60. - 2006.

9. Рабинович О.И., Наими Е.К., Сушков В.П. К вопросу о деградации светодиодов под действием высокочастотных колебаний, - 6-я Международная светотехническая конференция -

С. 125-126. - Калининград-Светлогорск. - 2006.

10. Рабинович О.И., Сушков В.П., Шишов А.В. Компьютерное моделирование InGaN светодиодов. - 5-я Всероссийская конференция "Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы". - С. 81-S2. - С-Пб: Политехнический университет. - 2007.

П.Рабинович О.И.,. Сушков В.П. Моделирование InGaN светодиодов. - Труды V российско-японского семинара "Оборудование, технологии и аналитические системы для материаловедения, микро- и наноэлектроники. - т. II. - С. 810-818 - МИСиС-Iníeractive Согр.-СГУ. - Саратов. - 2007.

12. Рабинович О.И., Сушков В.П. Компьютерное моделирование AlInGaN светодиодов // Электроника и электрооборудование транспорта. -№6. - С. 28-32. - 2007.

13. Рабинович, О.И., Сушков В.П. метод исследования полупроводниковых материалов и гетеро-структур на основе компьютерного моделирования // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - № 8. - С. 37-41. - 2008.

14. Рабинович О.И., Сушков В.П. Особенности поведения вольт-амперных характеристик многокомпонентных гетерострукгур AllnGaN для излучающих диодов // Электронная техника серия 2. Полупроводниковые приборы. - X» 2 . - С. 45-51. - 2008.

15. Самхарадзе Т.Г., Рабинович О.И., Сушков В.П. Определение оптимального строения гетеро-структуры InGaN // Инженерная физика,- № 5 . - С. 20-21 . - 2008.

16. Рабинович О.И., Сушков В.П. Исследование зависимости внешнего квантовою выхода излучающих диодов от плотности тока П Инженерная физика,- № 5 . - С. 22-23 . - 2008.

Используемая литература:

1. Soh С.В., Chua S J, Lim H.F. et al. Identification of deep levels in GaN associated with

ад

dislocations // J. Phys.: Condens. Matter. - 2004. - v. 16. - P. 6305-6315.

2. Jhou Y.D et al. Nitride-based light emitting diode and photodetector dual function devices with In GaN/GaN multiple quantum well stnicture II Sol. State Electr. - 2005. - v. 49. - P. 1347-1351.

3. Gao F., Bylaska E.J., Weber W.J. Intrinsic defect properties in GaN calculated by ab initio and em

pineal potential methods // Phys. Rev. B. - 2004. - v. 70. - P. 2452081-2452088.

4. Akasaki I Nitride semiconductors - impact on the future world // J. Cryst. Growth. - 2002. -

v. 237-239.-P. 905-911.

5. Pankove J.I., Schade H Photoemission from GaN// Appl. Phys. Lett.-1974.-v25.1.-P.53-55.

6. Zukauskas A., Shur M.S., Gaska R. Light-emitting diodes: Progress in Solid-State Lighting // MR

Bulletin. - 2001. - v. October. - P. 764-769.

7. Basic research needs for solid-state lighting. Report of the Basic Energy Scicnces Workshop on Solid

State Lighting. http://www.sc.doe.gov/bes/reports/files/SSL_rpt.pdf.

8. Сушков В.П., Кузнецов Г.Д., Рабинович О.И. Микроэлектроника. Компьютерное моделирова

ние параметров полупроводниковых компонентов микроэлектроники: Учеб. - метод, пособи - М: Учеба, 2005. - 126 с.

9. Winston D.W. Physical simulation of optoelectronic semiconductor devices: The Thesis for the Doc

tor of Philosophy degree. Department of Electrical and Computer Engineering. - Faculty of th Graduate School of the University of Colorado, 1996. - 186 p.

10. Mymrin V.F., Bulashevich K.A., Podolskaya N.I. et al. Modelling study of MQW LED operation / Phys. Stat. Sol. (c). - 2005. - v. 2. - P. 2928-2931.

11. P.G. Eliseev, P. Perlin, J. Lee, M. Osinski "Blue" temperature-induced shift and band-tail emissio in InGaN-based light sources // Appl. Phys. Lett. - 1997. - v. 71. - P. 569-571.

12. Кудряшов B.E., Мамакин C.C., Туркин A.H. и др. Спектры и квантовый выход излучения свето

диодов с квантовыми ямами на основе гетероструюур из GaN - зависимость от тока и напря жения // Физика и техника полупроводников. - 2001. - т. 35. - вып. 7. - С. 861-868.

13. Поляков А.Я., Смирнов Н.Б., Говорков А В., Мильвидский М.Г. Примеси и дефекты с глубо кими уровнями в нитридах элементов III группы и в приборных структурах на их основе.

5-я Всероссийская конференция "Нитриды таллия, индия и алюминия - структуры и приборы". С. 120. - С.-Пб: Политехнический университет. - 2007.

14. Маняхин Ф.И., Наими Е.К., Рабинович О.И., Сушков В.П. Динамически-ёмкостной

метод измерения концентрации неподвижных зарядовых центров в полупроводниковых мате риалах типа АШВУ, подвергаемых ультразвуковому воздействию // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2006. - т. 72. - № 5. - С. 20-25.

15. Маняхин Ф.И. Иодпороговый механизм образования дефектов инжектированными носителями заряда в полупроводниковых структурах // Известия ВУЗов, сер. Матер. Элек

Тех. - 1998, -№ 1.-С. 63-69.

Подписано в печать 24.10.2008 г. Исполнено 27.10 2008 г. Печать трафаретная Заказ № 2147. Тираж 100 экз. Типография "Витеке", г. Москва, ул Молодогвардейская, 23.

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор литературы.

1.1. Характерные черты многокомпонентных гетероструктур AlGalnN.

1.2. Технологии получения многослойных гетероструктур и тонких плёнок.

1.2.1. Общая характеристика.

1.2.2. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии.

1.2.2.1. Механизмы эпитаксиального роста тонких плёнок.

1.2.3. Метод эпитаксиального выращивания гетероструктур из металлоорганических соединений (МОС-гидридный метод).

1.2.3.1. Описание технологического режима МОС-гидридного метода.

1.2.3.2. Последовательность технологических операций и их характеристики.

1.2.3.3. Схемы основных типов установок для МОС-гидридного метода.

1.2.3.4. Технология эпитаксиального поперечного разрастания - Epitaxial lateral overgrowth (ELOG/LEO).

1.3. Влияние деградационных явлений на рабочие характеристики светоизлучающих диодов.

1.3.1. Общая характеристика.

1.3.2. Процессы деградации рабочих характеристик светоизлучающих диодов.

1.3.3. Обзор исследований в области деградации светоизлучающих диодов.

1.3.4. Обзор работ по воздействию ультразвуковых колебаний на материалы и приборы.

Глава 2. Описание теоретических основ моделирования многокомпонентных гетероструктур AlGalnN и ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды на основе GaP и AlGalnN.

2.1. Описание теоретических основ моделирования многокомпонентных гетероструктур AlGalnN.

2.1.1. Общая характеристика программного продукта Sim Windows.

2.1.2. Основные понятия и физические модели, использующиеся в программном продукте Sim Windows.

2.2. Метод ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды.

2.2.1. Общая характеристика ультразвуковых колебаний.

2.2.2. Различные виды ультразвуковых волн.

2.2.3. Стоячие ультразвуковые волны.

2.2.4. Резонансное возбуждение стоячих волн.

2.2.5. Пьезоэлектрические излучатели.

2.2.6. Упругие волны в пьезоэлектрических кристаллах.

2.2.7. Упругие колебания пьезоэлектрического стержня.

Глава 3. Описание методик проведения экспериментов и компьютерного моделирования.

3.1. Методика проведения моделирования многокомпонентных гетероструктур АЮа1пМ для светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения.

3.1.1. Определение оптимальной конструкции многокомпонентной гетероструктуры для светоизлучающих диодов в зависимости от количества и размеров квантово-размерных ям с фиксированным содержанием атомов индия в квантово-размерных ямах.

3.1.2. Определение влияния содержания атомов индия в квантово-размерных ямах на электрические и оптические характеристики светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с однородным распределением атомов индия, но различным по величине в квантово-размерных ямах.

3.1.3. Уточнение характеристик светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с неоднородным содержанием атомов 1п в квантово-размерных ямах.

3.2. Методика исследования механизмов деградации светоизлучающих диодов.

3.2.1. Исследование зависимости внешнего квантового выхода от плотности тока.

3.2.2. Ультразвуковое воздействие на ваР и АЮаШЧ светоизлучающие диоды.

3.2.2.1. Описание и характеристики исследованных ваР и АЮа1пЫ светоизлучающих диодов.

3.2.2.2. Техника эксперимента по ультразвуковому воздействию на светоизлучающие диоды.

Метод составного пьезоэлектрического осциллятора.

3.2.2.3. Установка для осуществления ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды.

Глава 4. Анализ результатов моделирования многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов и исследования механизмов деградации светоизлучающих диодов.

4.1. Описание и анализ результатов моделирования многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения и светоизлучающих диодов на основе твёрдых растворов 1пхОа1.х1Ч.

4.1.1. Оптимизация конструкции многокомпонентных гетероструктур для светоизлучающих диодов в зависимости от количества и размеров квантово-размерных ям с фиксированным содержанием атомов индия в квантово-размерных ямах.

4.1.2.Влияние содержания атомов индия в квантово-размерных ямах на электрические и оптические характеристики светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с однородным распределением атомов индия, но различным по величине в квантово-размерных ямах.

4.1.3 Уточнение характеристик светоизлучающих диодов синего и зелёного цветов свечения с неоднородным содержанием атомов индия в квантово-размерных ямах.

4.1.4. Исследование зависимости внешнего квантового выхода светоизлучающих диодов от величины плотности тока.

4.2. Исследование ультразвукового воздействия на светоизлучающие диоды.

4.2.1. Исследование ультразвукового воздействия на GaP светоизлучающие диоды.

4.2.2. Исследование ультразвукового воздействия на AlGalnN светоизлучающие диоды.

4.2.3. Воздействие ультразвука при производстве светоизлучающих диодов.

Выводы.

За последнее десятилетие произошёл прорыв в исследованиях и производстве нитридных многокомпонентных гетероструктур, а также приборов на их основе. Нитриды, соединения III группы, такие как GaN, InN, AIN и их твёрдые растворы InxGai.xN и AlyGa¡.yN являются очень интересными для оптоэлектронных приборов [1-5]. Одно из наиболее значимых преимуществ этих материалов - это широкий диапазон изменения ширины запрещённой зоны от 1,95 до 6,3 эВ в зависимости от состава твёрдого раствора. Именно поэтому у данных материалов существует значительный потенциал для использования их в коротковолновой, электролюминесцентной, высокотемпературной, высокомощной и высокочастотной электронике. Обширный диапазон изменения ширины запрещённой зоны, сильные связи взаимодействия и высокая теплопроводность GaN и его твёрдых растворов делают их особенно интересными для применения в оптоэлектронике.

Прогресс, достигнутый в разработках и производстве оптоэлектронных полупроводниковых приборов в настоящее время, в первую очередь связан с использованием соединений и твёрдых растворов типа АШВУ [6, 7]. Яркими представителями этого класса приборов являются светоизлучающие диоды (СИД).'.

Систематические исследования начались в области СИД, только со второй половины ХХ-века, хотя эпоха создания СИД имеет почти столетнюю историю. i

В 1963 г. Ж. И. Алфёров (прил. А рис. 1) выдвинул идею использования в излучателях гетеропереходов, а в 1970 г. он с соавторами предложил использовать четырёхкомпонентные соединения для получения гетеропереходов [8]. Преимуществом этого является возможность изменять параметр решётки, оставляя постоянной ширину запрещённой зоны; изменять ширину запрещённой зоны, оставляя неизменным параметр решётки, или оба эти параметра изменять одновременно.

В 1966 г. Н. Холоньяк (Nick Holonyak) (прил. А рис. 2) продемонстрировал метод эпитаксиального выращивания кристаллов [9]. В 1969 г. X. П. Мару ска (Herbert Paul Ма-ruska) (прил. А рис. 3) и Дж. Тиджен (James Tietjen) впервые смогли вырастить монокристалл GaN на сапфировой подложке методом гидридной газофазной эпитаксии [10,11].

Первые СИД синего цвета свечения со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) были созданы Ж. Панковым с соавторами (Jacques I Pankove) в 1971 г. (прил. А рис. 4) [10, 11] и уже в 1974 г. была исследована фотоэмиссия из GaN [12], хотя результаты первых экспериментов в области СИД и открытие понятия «электролюминесценция» (ЭЛ) были опубликованы в начале прошлого века

О.В. Лосевым (прил. А рис. 5 [13]), а также X. Раундом (HJ. Round) [14, 15, 16].

В 1977 г. советскими учёными В.П. Сушковым (прил. А рис. 6) и

B.C. Абрамовым с соавторами было сделано открытие возможности получения СИД белого цвета свечения [17].

Однако сложности в получении качественных и бездефектных GaN гетерост-руктур р-типа не позволили наладить регулярные и комплексные исследования этих материалов и приборов на их основе. Только в 1985 г. И. Акасаки (Isamu Aka-saki) (прил. А рис. 7 [18]), X. Амано (Hiroshi Amano) с соавторами смогли вырастить высококачественную бездефектную многокомпонентную гетероструктуру (MKT) GaN на сапфировой подложке с помощью технологии низкотемпературного буферного слоя, используя метод органометаллической газофазной эпитаксии [11, 19]. Впервые они получили GaN р-типа с малым сопротивлением методом обработки слоя пучком электронов низкой энергии (low energy electron beam irradiation (LEEBI)) [20]. В 1989 г. они продемонстрировали первый УФ ИД с р-п-переходом, а в 1991 г. вырастили AlGaN р-типа и InGaN в 1994 г. В 1992

C. Накамура (Shuji Nakamura) (прил. А рис. 8) успешно получил GaN р-типа отжигом Mg-GaN в атмосфере азота, используя в качестве источника примеси Cp2Mg [11].

Количество областей применения СИД неуклонно растёт. Сегодня тщательно разработанные и проверенные технологические методы производства полупроводниковых материалов, прогресс и усовершенствования в создании СИД и появление СИД на основе многокомпонентных гетероструктур AlInGaN, позволили решить проблему низкого светового выхода, а также ограниченного диапазона цветов, что ранее препятствовало применению СИД в освещении. Яркость, квантовый выход и многообразие цветов свечения СИД достигли такого уровня, что это может привести к революции в освещении [21] и в других областях применения СИД.

СИД используют и в полноцветных экранах, и в индикаторно-информационных табло [21]; в освещении и в оборудовании автомобилей (прил. А рис. 9) [21, 22]; приборных панелях и в освещении кабины пилотов и пассажирских мест в авиалайнерах (прил. А рис. 10 и 11), в опознавательных огнях (прил. А рис. 12 и 13) [23-25], что способствует увеличению безопасности движения, т.к. у СИД моментальное время срабатывания (время задержки менее 3 мс), нет неожиданных поломок, экономически выгодны; в сигнально-аварийных знаках, в бакенах (прил. А рис. 14) [26]; в светофорах; в качестве подсветки ЖК-экранов [27]; в мобильных телефонах (прил. А рис. 15 [28]; для рекламных целей и в декоративном освещении сооружений (прил. А рис. 16) [29]; в медицине [30] (в частности при лечении физиологической желтухи новорожденных и шпербилирубинемии у новорожденных [31] и в освещении операционного оборудования [32-34]); в сельском хозяйстве [35,36].

В последние 10 лет возможный световой поток, испускаемый одним СИД, например, белого цвета свечения, вырос с 0,5 лм в 1996 г. до 400 лм в настоящее время, а стоимость одного люмена снизилась с 3 евро до 0,1 за тот же период времени. Внутренний квантовый выход (ВнКВ) СИД белого цвета свечения увеличился с 10 до 60 % за последнее десятилетие, подтверждая значительное увеличение эффективности СИД во всём спектральном диапазоне. Высокая излучательная эффективность и световой поток позволили высокоярким (ВЯ) СИД конкурировать с традиционными источниками освещения [21]. По прогнозам компании Avago европейский рынок СИД будет увеличиваться, основываясь на двух столпах - многокомпонентных гетероструктурах AlGalnN и AlGalnP и приборах на их основе (прил. А рис. 17) [37]. Компания Strategies Unlimited прогнозирует рост рынка ВЯ СИД с 4,2 млрд. долларов США в 2006 г. до более 9 млрд. долларов США к 2011 г. [38]. Данный прогноз основывается на темпах роста рынка с 2001 по 2007 г.г. (прил. А рис. 18). По предположению ассоциации Optoelectronics Industry Development Association (OIDA) предыдущие прогнозы сбудутся при условии достижения значений светового потока 220 лм/Вт к 2016 г., увеличения ВнКВ до 90 %, а внешнего до 70-80 % [39]. Этому также будет способствовать уменьшение стоимости 1 люмена света (прил. А рис. 19).

Однако остаются некоторые проблемы, требующие решения: увеличение эффективности и срока эксплуатации СИД, т.е. изучение и прогнозирование постепенной деградации рабочих характеристик СИД при длительном использовании или влиянии различных внешних воздействий. Поэтому учёту и изучению влияния тока, температуры и других факторов придаётся большое значение.

Для решения проблемы получения СИД белого цвета свечения существует несколько способов, но наиболее экономичным и простым в настоящее время считается смешение голубого излучения СИД с излучением либо жёлто-зелёного люминофора, либо зелёного и красного люминофоров, возбуждаемых этим голубым излучением. Состав кристалла с MKT на основе InGaN/GaN подбирается так, чтобы его спектр излучения соответствовал спектрам возбуждения люминофоров [6].

В связи с расширяющимся-количеством областей применения СИД появляются новые факторы отрицательного внешнего воздействия на рабочие характеристики СИД, требующие тщательного изучения, например ультразвук (УЗ). Рассматриваемый фактор важен и интересен для изучения с одной стороны, потому что УЗ применяется при производстве СИД, а с другой - в связи с расширением области применения СИД, в которых возможно УЗ воздействие (УЗВ) (например, аэрокосмическая область, медицина и т.д.).

Получение СИД белого цвета свечения очень важно и актуально при осуществлении перехода освещения помещений на применение приборов, использующих СИД. Было проведено много исследований и работ по изучению свойств материала AlGalnN. Материал AlGalnN очень интересен тем, что его отличительными характерными чертами являются сильно выраженный пьезоэлектрический эффект (ПЭ) и спонтанная поляризация (СП), которые усиливают эффект воздействия внешних факторов, таких как ультразвук [40-42] и ток. Данный эффект важен, т.к. существенно влияет на рабочие характеристики СИД во время производства приборов и их эксплуатации, но в то же время мало изучен.

Эффективность преобразования электричества в свет — основная проблема при создании ламп высокой яркости на основе СИД. Эффективность лучших промышленных СИД на основе GaN достигает 15-35 %, и, следовательно, 65-85 % электроэнергии уходит в тепло [43]. Увеличение рабочего тока с целью повысить яркость светодиодной лампы приводит к увеличению тепловыделения и, как следствие, к повышению температуры активной области светодиодной структуры. Перегрев СИД уменьшает квантовый выход света и ограничивает максимальную оптическую мощность и срок службы.

Результаты исследований выходят за рамки чисто научных программ и становятся необходимыми непосредственно на производстве, где уже сейчас всё больше требуется достоверная оценка не только параметров произведённых СИД, но и прогнозирование их надёжности и срока службы.

Выводы диссертационной работы

1. На основе результатов исследований характеристик ИД, используя разработанные методики для исследования изменений электрических и оптических характеристик АЮа1пЫ-излучающих диодов при воздействии длительной токовой нагрузки и ультразвуковых колебаний, был предложен возможный механизм "медленной" деградации рабочих характеристик ИД.

2. Разработана методика компьютерного моделирования электрических и излучательных характеристик МКГ АЮа1пЫ с квантово-размерными ямами (КЯ), позволяющая учитывать структуру, физические процессы и параметры слоев кристаллов с различным содержанием атомов 1п и А1. Методика позволяет рассчитывать вольт-амперные характеристики (ВАХ), внешний квантовый выход мощности и спектры излучения в зависимости от плотности прямого тока, учитывать степень неоднородности состава в КЯ и может быть использована при конструировании МКГ для диодов, излучающих в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.

3. Моделирование позволило развить ряд представлений о свойствах МКГ АЮа1п№

- показано, что излучательные характеристики МКГ с множественными квантово-размерными ямами (МКЯ) и барьерами ¡-типа, п-типа и р-типа проводимости отличаются незначительно, поэтому существующий экспериментальный выбор МКГ вида р+ОаК/р+А10,2Оа0,8Щ2-4)-(п"1пхОа1.хК—п"ОаН)/п+ОаТЧ, позволяет получать оптимальные рабочие характеристики ИД при изменении содержания атомов 1п в активной области от Х=0,05-0,3 и плотности прямого тока в практически важном интервале 3=0,1-500 А/см2. Экспериментальные ВАХ и спектры излучения СИД синего и зелёного цвета свечения, измеренные в настоящей работе в импульсном режиме, исключающем нагрев МКГ, хорошо согласуются с рассчитанными характеристиками, что является подтверждением работоспособности методики компьютерного моделирования;

- установлено, что на основе модели термоэлектронной природы тока между КЯ и барьерами, вольт-амперные характеристики (ВАХ) с содержанием атомов 1п в КЯ Х=0,05+0,35 могут быть описаны одним единственным выражением е-Ц у ' , где п(Х, ^-коэффициент неидеальности, увеличивающийся с ростом содержания атомов 1п в КЯ и с увеличением плотности тока j в наиболее

• 1 9 практически важном диапазоне j=l 0" -5-500 А/см";

- показано, что, хотя бы частично, уменьшение квантового выхода мощности излучения при увеличении плотности тока возможно происходит из-за перераспределения концентраций инжектированных носителей заряда между КЯ при неравенстве характеристических времён жизни электронов и дырок в ШХР механизме безызлучательной рекомбинации. Этот эффект получил качественное экспериментальное подтверждение.

4. Обнаружено, по результатам экспериментов, отрицательное влияние УЗ колебаний в диапазоне частот 57-106 кГц на В АХ и спектры СИД синего и зелёного цветов свечения даже при отсутствии токовой нагрузки. Механизм воздействия возможен в виде последовательного процесса: генерация сильного электрического поля за счёт пьезоэлектрического эффекта и спонтанной поляризации, приводящего к увеличению энергии носителей заряда, взаимодействие которых с атомами решётки приводит к образованию дефектов структуры и возможно к изменению состава квантово-размерной активной области. Данная точка зрения подтверждена измерениями распределения концентрации зарядовых центров в активной области СИД.

5. Экспериментально установлено, что величина деградации светового потока ЛЮаМЫ СИД синего цвета свечения при длительном воздействием тока, в производстве которых использовалась технология УЗ-сварки омических контактов, существенно превышает величину деградации СИД, собранных без использования ультразвука.

Автор считает своей приятной обязанностью поблагодарить своего научного руководителя д.т.н. Валерия Петровича Сушкова кафедра "Технологии Материалов Электроники" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС и д.ф.-м.н. Евгения Кадыровича Наи-ми кафедра "Физика" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС за постоянное внимание во время подготовки работы и участие в обсуждении результатов исследований; д.ф.-м.н. Фёдора Ивановича Маняхина кафедра "Электротехника и Микропроцессорная электроника" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС и к.т.н. Сергея Григорьевича Никифорова за постоянные консультации и помощь в проведении экспериментов.

Отдельная искренняя благодарность моим родственникам Маргарите Ефимовне и Полине Зиновьевне Рабинович без поддержки которых эта работа была бы невозможна.

Хотелось бы также выразить благодарность всем сотрудникам кафедр "Технологии Материалов Электроники" и "Материаловедение Полупроводников и Диэлектриков" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС, особенно д.т.н. Льву Васильевичу Кожито-ву, д.ф.-м.н. Алексею Николаевичу Ковалёву, д.ф.-м.н. Владимиру Тимофеевичу Бублику. Также хотелось бы сказать огромное спасибо д.ф.-м.н. Александру Эм-мануиловичу Юновичу (МГУ им. М.В. Ломоносова); к.ф.-м.н. Юрию Васильевичу Осипову кафедра "Полупроводниковая электроника и физика полупроводников"1 ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС, к.т.н. Людмиле Алексеевне Щепетиловой, к.т.н. Виктору Алексеевичу Евсееву кафедра "Технологии Материалов Электроники", к.т.н. Людмиле Олеговне Мокрецовой кафедра "Начертательная геометрия"' ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС, к.х.н. Вере Геннадьевне Лобановой кафедра "Общая и неорганическая химия" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС, Эллоне Ивановне Алливердиевой ст. преподавателю кафедры "Математика" ФГОУ ВПО ГТУ МИСиС; президенту международной ассоциации содействия оптоэлектронной промышленности - "Optoelectronics Industry Development association" (OIDA) Michael Lebby; издателю/редактору журнала "LEDs Magazine" и зам. директора компании Penn Well Tim Whitaker; сотрудникам международного научного общества "SPIE-The International Society for Optical Engineering" Mike Stiles, Rob Whitner, Dirk Fabian; главного редактора журнала "Compound Semiconductor" Mike Hatcher и профессору Department of Electrical and Computer Engineering. School of Engineering. Virginia Commonwealth University. Richmond-USA Hadis Morkoc и всем моим друзья (Галине Дмитриевне Кривоносовой, семье Афанасьевых-Наконечных-Монаховых - Си-ренко, Максиму и Николаю Романовым, Сергею Сизову и Светлане Бакумовой).

1. Soh С.В., Chua S.J., Lim H.F. et al. Identification of deep levels in GaN associated with dislocations // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. - v. 16. - P. 6305-6315.

2. Off J., Kniest A., Vorbeck C. et al. Influence of buffer layers on the In content of GalnN layers // J. Ciyst. Growth. 1998. - v. 195. - P. 286-290.

3. Zaldivar M.H., Fernandez P., Piqueras J. Influence of deformation on the luminescence of GaN epitaxial films // Semicond. Sci. Technol. 1998. - v. 13.1. P. 900-905.

4. Jhou Y.D. et al. Nitride-based light emitting diode and photodetector dual function devices with InGaN/GaN multiple quantum well structure // Sol. State Electr. 2005. -v. 49.-P. 1347-1351.

5. Gao F., Bylaska E.J., Weber W.J. Intrinsic defect properties in GaN calculated by ab initio and empirical potential methods // Phys. Rev. B. 2004. — v. 70.1. P. 2452081-2452088.

6. Сушков В.П. Светодиоды и лазеры это СиЛа // Светодиоды и лазеры - 2002. -№ 1-2.-С. 4.

7. Steele R.V. The story of a new light source // Nature photonics. 2007. - v. 1. -P. 25-26.

8. В.И. Осинский, В.И. Привалов, О.Я. Тихоненко Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках. Минск: Наука и техника, 1981. - 208с.

9. Holonyak N. Jr. From transistors to lasers and light-emitting diodes // MRS Bulletin. -2005. v. July. -P. 509-517.

10. Maruska H.P., Tietjen J.J. The preparation and properties of vapor-deposited single-crystal line GaN // Appl. Phys. Lett. 1969. - v. 15. - P. 327-329.

11. Akasaki I. Nitride semiconductors impact on the future world // J. Cryst. Growth.2002. v. 237-239. - P. 905-911.

12. Pankove J.I., Schade H. Photoemission from GaN // Appl. Phys. Lett. -1974.v. 25.-P. 53-55.

13. Новиков M.A. Олег Владимирович Лосев пионер полупроводниковой электроники // Ф.Т.Т. - 2004. - т. 46 - № 1. - С. 5-9.

14. Round H.J. A Note on Carborundum // Electrical World. 1907. - v. 49. - P. 309.

15. Schubert E.F. Light-emitting diodes. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.-422 p.

16. Loebner E.E. Subhistories of the Light Emitting Diode // IEEE Trans, on Elect. Dev.- 1976. v. ED-23. - P. 675-699.

17. Авторское свидетельство. Способ изготовления многоэлементных электролюминесцентных полупроводниковых источников света / Сушков В.П., Абрамов B.C. и др. № 635813. - Москва.- 1978.

18. Akasaki I., Wetzel Ch. Future Challenges and Directions for Nitride Materials and Light Emitters // Proc. of the IEEE. 1997. - v. 85. - P. 1750-1751.

19. Amano H., Sawaki N. Akasaki I., Toyoda Y. Metalorganic vapor phase epitaxial growth of high quality GaN film using an A1N buffer layer // Appl. Phys. Lett. -1986.-v. 48.-P. 353-355.

20. Бахтизин Р.З. Голубые диоды // Соросовский образовательный журнал. 2001.-т. 7. № 3. - С. 75-83.

21. Zukauskas A., Shur M.S., Gaska R. Light-emitting diodes: Progress in Solid-State Lighting // MRS Bulletin. 2001. - v. October. - P. 764-769.

22. Whitaker T. News // Compound Semiconductor. 2005. - v. 11. - № 4. - P. 8.

23. Whitaker T. Boeing turns to LED lighting for its new 787 Dreamliner // LEDs Magazine. 2006. - v. June. - P. 25-28.

24. Whitaker T. Japan sets white LED targets as technology improves // Compound Semiconductor. 2004. - v. 10. - № 9. - P. 20-23.

25. Landau S., Erion J. Car makers embrace LED signals // Nature Photonics. 2007.v. 1.-P. 31-32.

26. Mills A. From buoys to boats HB-LED for navigation // III-Vs Rev. 2003.v. November. P. 34-35.

27. Hatcher M. Samsung's new televisions use LED-based backlights // Compound Semiconductor. 2006. - v. 12. - № 1. - P. 8.

28. Hatcher M. Osram develops tiny thin-GaN white LED // Compound Semiconductor.-2005. v. 11. - № 3. - P. 13.

29. Whitaker T. LED snowflakes descend on New York City // LEDs Magazine. -2005.- № 1. P. 4-5.

30. Bertini G., Perugi S., Elia S. et al. Transepidermal water loss and cerebral hemodynamics in preterm infants: conventional versus LED phototherapy // Eur. J. Pediatr. -2007.

31. Jones G., Barnett G. High-power LEDs provide illumination and treatment in medical applications // LEDs Magazine. 2006. - is. 8. - P. 33-35.

32. Whitaker T. Dentistry boosts blue LED market // Compound Semiconductor. 2003.-v. 9. № l.-P. 11.

33. Whitaker T. Surgical lamp uses LEDs // Compound Semiconductor. 2003. — v. 9.3. — P. 13.

34. Hu Y. Li P. Jiang J. Development a new supplement lighting device with ultra-brightwhite LED for vegetables // Light-Emitting Diodes: Research, Manufacturing and Application X. SPIE, 24-25 January 2007. - San Jose. USA. -P. 64861A1-64861A9.

35. Tamulaitis G., Duchovskis P., Bliznikas Z., Breive K., Ulinskaite R., Brazaityte A.,

36. Novickovas A., Zukauskas A. High-power light-emitting diode based facility for plant cultivation // J. Phys. D: Appl. Phys. -2005. v. 38. - P. 3182-3187.

37. Whitaker T. Avago joins high-power market with one watt InGaN LEDs // LEDs Magazine. 2006. - is. 8. - P. 7-10.

38. Whitaker T. LED market ready for accelerated growth in lighting, display backlightsand automotive applications // LEDs Magazine. 2007. - is. 12. - P. 5-8.

39. Lebby M. OIDA outlines SSL roadmap // LEDs Magazine. 2007. - is. 13. - P. 11,20.

40. Наими Е.К., Рабинович О.И., Сушков В.ГГ. Влияние ультразвукового воздействия на характеристики светодиодов зелёного свечения на основе GaP // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. 2004. - № 4. - С. 61-63.

41. Ефремов А.А., Бочкарёва Н.И., Горбунов Р.И. Влияние джоулева разогрева наквантовую эффективность и выбор теплового режима голубых InGaN/GaN светодиодов // Ф. Т. П. 2006. - т. 40. - № 5. - С. 621-627.

42. Остроумов А.Г., Рогачёв А.А. О.В. Лосев-пионер полупроводниковой электроники. // Сб. научн. тр. Физика: проблемы, история, люди, (под ред. Тучкевича В.М.): Л., 1986.

43. Розеншер Э., Винтер Б. Оптоэлектроника / пер. с франц. Ермаков О.Н. М.: Техносфера, 2004. - 590 с.

44. Bernardini F., Fiorentini V., Vanderbilt D. Spontaneous polarization and piezoelectric constants of III-V nitrides // Phys. Rev. В 1997. - v. 56. - P. R10024-R10027.

45. Shimada K., Sota Т., Sazuki K. first-principles study on electronic and elastic properties of BN, A1N and GaN // J. Appl. Phys. 1998. - v. 84. - P. 4951-4958.

46. Hsu LWalukiewicz W. Effects of piezoelectric field on defect formation, chargetransfer and electron transport at GaN/AlxGaixN interfaces // Appl. Phys. Lett. -1998.-v. 73. -P. 339-341.

47. Park S.-H., Chung S.-L. Piezoelectric effects on electrical and optical properties ofwurtzite GaN/AlGaN quantum well lasers // Appl. Phys. Lett. 1998. - v. 72. -P. 3103-3105.

48. Grandjean N., Damilano В., Dalmasso S., et al. Built-in electric-field effects in wurtzite AlGaN/GaN quantum wells // J. Appl. Phys. 1999. - v. 86.1. P. 3714-3720.

49. Im J.S., Kollmer H., Off J. et al. Reduction of oscillator strength due to piezoelectricfields in GaN/AlxGaj.xN quantum wells // Phys. Rev. B. 1998. - v. 57. -P. R9435-R9438.

50. Ponce F.A., Bour D.P. Nitride-based semiconductors for blue and green light-emitting devices // Nature. 1997. - v. 386. - P. 351-359.

51. Piprek J. Nitride Semiconductor Devices. Principles and Simulation. WeinheimBerlin: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007. - 497 p.

52. Osinski M. Gallium-Nitride-based Technologies. A Critical Review Bellingham-Washington: SPIE-Optical Engineering Press, 2002. — 270 p.

53. Al-Yacoub A., Bellaiche L. Piezoelectricity of ordered (Gao.sIno^N alloys // Appl. Phys. Lett. 2001. - v. 79. - P. 2166-2168.

54. Ambacher O., Majewski J., Miskys C. et al. Pyroelectric properties of Al(In)GaN/GaN hetero- and quantum well structures // J. Phys.: Condens. Matter. -2002. v. 14. - P. 3399-3434.

55. Grahn H.T., Ploog K.H. Polarization properties of nonpolar GaN films and (In, Ga)N/GaN multiple quantum wells // Appl. Phys. A. 2004. - v. 78. - P. 447-451.

56. Katzir Sh. The discovery of the Piezoelectric Effect // Arch. Hist. Exact. Sci. 2003.-v. 57.-P. 61-91.

57. DenBaars S., Nakamura Sh., Speck J. Non-polar GaN reaches tipping point // Compound Semiconductor. 2007. - v. 13. - № 6. - P. 21-23.

58. Kim K-Ch., Schmidt M.C., Sato H. et al. Improved electroluminescence on nonpolar w-plane InGaN/GaN quantum wells LEDs // Phys. Stat. Sol. Rapid Res. Lett. -2007.-v. l.-P. 125-127.

59. Metzger R. New GaN faces offer brighter emitters // Compound Semiconductor.2006. v. 12. - № 7. - P. 20-23.

60. Bemardini F., Fiorentini V. Polarization fields in nitride nanostructures: 10 points tothink about // Appl. Sur. Sci. 2000. - v. 166. - P. 23-29.

61. Morkoc H., Cingolani R., Gil B. Polarization effects in nitride semiconductor devicestructures and performance of modulation doped field effect transistors // Sol. State Electr. 1999. - v. 43. - P. 1753-1771.

62. Morkoc H., Strite S., Gao G.B., et al. Large-band-gap SiC, III-V nitride, and II-VI

63. ZnSe-based semiconductor device technologies // J. Appl. Phys. 1994. - v. 76. -P. 1363-1398.

64. Okamoto K., Kaneta A., Kawakami Y., Mukai T. et al. Confocal microphotolumi-nescence of InGaN-based light-emitting diodes // J. Appl. Phys. 2005. - v. 98. -P. 0645031-0645033

65. Lai Y-L., Liu Ch-P., Chen Zh-Q. Tuning the emitting wavelength of InGaN/GaN superlattices from blue, green to yellow by controlling the size of InGaN quasiquantum dot // Thin solid films. 2006. - v. 488. - P. 128-132.

66. Shapiro N.A., Perlin P., Kisielowski Ch. et al The effects of indium concentration and well-thickness on the mechanisms of radiative recombination in InxGai.xN quantum wells // MRS Internet Journal. N. S. R. 2000. - v. 5. - № 1. - P. 1-6.

67. Lin Y-Sh. Study of various strain energy distribution in InGaN/GaN multiple quantum wells // J. Mater. Sci. 2006. - v. 41. - P. 2953-2958.

68. Hangleiter A., Im J.S., Kollmer et al. The role of piezoelectric field in GaN-basedquantum wells // MRS Internet Journal. N. S. R. 1998. - v. 3. - № 15. - P. 1-8.

69. Wetzel Ch., Nitta Sh., Takeuchi T. et al. On the bandstructure in GalnN/GaN heterostructures strain, band gap and piezoelectric effect // MRS Internet Journal. N. S. R. - 1998. - v. 3. - № 31. - P. 1-10.

70. Widmann F., Simon J., Daudin B. et al. Blue-light emission from GaN self-assembled quantum dot due to giant piezoelectric effect // Phys. Rev. B. 1998. -v. 58.-P. R15989-R15992.

71. Natali F., Byrne D., Leroux M. et al. Inhomogeneous broadening of AlxGaixN/GaNquantum wells // Phys. Rev. B. 2005. - v. 71. - P. 0753111-0753116.

72. Kaplar R.J., Kurtz S.R., Koleske D.D., Fischer A J. Electroreflectance studies of Stark shifts and polarization-induced electric field in InGaN/GaN single quantum wells // J. Appl. Phys. 2004. - v. 95. - P. 4905-4913.

73. Chen C.H., Chen W.H., Chen Y.F., Lin T.Y. Piezoelectric, electro-optical and pho-toelastic effects in InxGa!.xN/GaN multiple quantum wells // Appl. Phys. Lett. -2003.-v. 83.-P. 1770-1772.

74. Panish M.B. Molecular Beam Epitaxy // Science.-1980. v. 208. -P. 916-922.

75. Ковалёв A.H. Эпитаксиальные гетероструктуры AlGaN/GaN для полевых транзисторов // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. — 2001. № 2. -С. 4-10.

76. Ковалёв А.Н. Тенденции в развитии полевых транзисторов на основе GaN // Светодиоды и лазеры. 2002. - № 2. - С. 15-20.

77. Уфимцев В.Б., Акчурин Р.Х. Физико-химические основы жидкофазной эпитаксии. — М.: Металлургия, 1983. 222 с.

78. Luth Н. Surface and Interfaces of Solids. Springer Series in Surface Science 15. -Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1993. — 356 p.

79. Херман M. Полупроводниковые сверхрешётки / Пер. с англ. Шик А .Я.1. М.: Мир, 1989.-240 с.

80. Morkoc Н. Wurzite GaN-based heterostmctures by Molecular Beam Epitaxy // IEEE

81. J. Selec. Top. Quant. Electr. v. 4. - P. 537-549.

82. Morkoc H. Ill-Nitride semiconductor growth by MBE: Recent issues // J. Mater. Sci.: Mater. Electr. v. 12. - P. 677-695.

83. Нашельский А.Я. Технология спецматериалов электронной техники.

84. М.: Металлургия, 1993. 366 с. 84 Металлоорганические соединения в электронике / Г.А. Разувалов, В.Г. Грибов, Г.Я. Домрачев, Б.А. Саламатин. -М.: Высшая школа, 1972. - 480 е.,

85. Bedair S.M., Mcintosh F.G., Roberts J.C. et al. Growth and characterization of Inbased nitride compounds // J. Cryst. Growth. 1997. - v. 178. - P. 32-44.

86. Stringfellow G.B., Craford M.G. High Brightness Light Emitting Diodes. San Diego:

87. Academic Press, 1997. 470 p.

88. Davis R.F., Gehrke Т., Linthieum K.J. et al. Review of pendeo-epitatial growth andcharacterization of thin films of GaN and AlGaN alloys on 6H~SiC (0001) and Si (111) substrates // MRS Internet Journal. N. S. R. 2001. - v. 6. - № 14. - P. 1-12.

89. Kaschner A., Hoffmann A., Thomson C. et al. Optical microscopy of electronic andstructural properties of epitaxial laterally overgrowth GaN // Appl. Phys. Lett. -1999. v. 74. - P. 3320-3322.

90. Gallium Nitride Materials Growth // J. Cryst. Growth. 2002. - v. 245. - P. 1-179.

91. Habel F.S. Dislocation Reduction by GaN MOVPE Growth on Structured Substrates

92. Annual Report. Optoelectronics Department, University of Ulm. 2002.

93. Henning Ch., Richer E.} Zeimer u. et al. Bowing of thick GaN layers grown by HVPE using ELOG // Phys. Stat. Sol. (c). 2006. - v. 3. - P. 1466-1470.

94. Ермаков O.H., Сушков В.П. Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы. М.: Радио и связь, 1990. - 240 с.

95. Маняхин Ф.И. Подпороговый механизм образования дефектов инжектированными носителями заряда в полупроводниковых структурах // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. 1998. - № 1. - С. 63-69.

96. Абрамов B.C., Никифоров С.Г., Сушков В.П. и др. Особенности конструирования мощных белых светодиодов // Светодиоды и лазеры. 2003. - № 1-2. -С. 10-12.

97. Гребнев А.К., Гридин В.Н. Оптоэлектронные элементы и устройства. —

98. М.: Радио и связь, 1998. 240 с.

99. Сушков В.П., Щепетилова Л.А. Изучение механизма деградации GaAs электролюминесцентных диодов // Ф. Т. П. 1969. - т. 3. - № 7. - С. 788-790.

100. Ковалёв А.Н., Маняхин Ф.И. Эффективные светодиоды на основе

101. AlGaN/InGaN/GaN гетероструктур // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. 1998. - № 1. - С. 57-63.

102. Золина К.Г., Кудряшов В.Е., Туркин А.Н. и др. Спектры люминесценции голубых и зелёных светодиодов на основе многослойных гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с квантовыми ямами // Ф. Т. П. 1997. - т. 31. - № 9. -С. 1055-1061.

103. Yunovich А.Е., Kovalev A.N., Kudryashov V.E. et al. // MRS Symp. Proc. 1998. -v. 82.-P. 1041-1046.

104. Manyakhin F.I., Kovalev A.N., Kudryashov V.E. et al. Avalanche breakdown luminescence of InGaN/AlGaN/GaN heterostructures // MRS Internet Journal.

105. N. S. R. 1997. - v. 2.-№ 11.-P. 1-7.

106. Leitner J., Steikal J., Vonka P. Thermodynamic aspects of the GaN deposition from the gaseous phase // Mater. Lett. 1996. - v. 28. - P. 197-201.

107. Van de Walle C.G., Stampfl C., Neugebauer J. // Proc. Of International Conference of Nitride Semiconductors. Tokushima. Jap. 1997. - v. W 1-1. - P. 386-388.

108. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках / B.C. Вавилов, А.Е. Кив, О.Р. Ниязова. — М.: Наука, 1981. 368 с.

109. Вавилов B.C. Миграция атомов в полупроводниках и изменение числа и структуры дефектов, инициируемых возбуждением электронной подсистемы // Успехи физ. наук. 1997. - т. 167. - № 4. - С. 407-410.

110. Cao Х.А., Sandvik P.M., LeBoeuf S.F. Arthur S.D. Defect generation in In-GaN/GaN light-emitting diodes under forward and reverse electrical stresses // Microelectronics Reliability. 2003. - v. 43. - P. 1987-1991.

111. Бочкарёва Н.И., Ефремов А.А., Ребане Ю.Т. и др. Неоднородность инжекции носителей заряда и деградация голубых светодиодов // Ф. Т. П. 2006. - т. 40. -К» 1.-С. 122-127.

112. Бочкарёва Н.И., Zhirnov Е.А., Ефремов А. А. и др. Туннельно-рекомбинационные токи и эффективность электролюминесценции InGaN/GaN светодиодов // Ф. Т. П. 2005. - т. 39. - № 5. - С. 627-632.

113. Бочкарёва Н.И., Жирнов Е.А., Ефремов A.A. и др. Влияние состояний на границах раздела на ёмкость и эффективность электролюминесценции InGaN/GaN светодиодов // Ф. Т. П. - 2005. - т. 39. - № 7. - С. 829-833.

114. Hibbard D.L., Jung S.P., Wang С. et al. Low resistance high reflectance contacts to p-GaN using oxidized Ni/Au and Al or Ag // Appl. Phys. Lett. 2003. - v. 83.1. P. 311-313.

115. Arai T., Sueyoshi H., Koide Y. et al. Development of Pt-based ohmic contacts materials for p-type GaN // J. Appl. Phys. 2001. - v. 89. - P. 2826-2831.

116. Ковалёв A.H., Маняхин Ф.И., Кудряшов B.E. и др. Изменение люминесцентных электрических свойств светодиодов из структур InGaN/AlGaN/GaN при длительной работе // Ф. Т. П. 1999. - т. 33. - № 2. - С. 224 - 232.

117. Никифоров С.Г. Разработка методик контроля деградации характеристик светодиодов на основе твёрдых растворов AlGalnP и AlGalnN: Диссертация на соиск. уч. ст. канд. тех. н. М., 2007. - 158 с.

118. Маняхин Ф.И., Кодак А. Метод контроля технологии светодиодных структур // Компоненты и технологии 2005. - № 6. - С. 236 - 238.

119. Кудряшов В.Е., Мамакин С.С., Туркин А.Н. и др. Спектры и квантовый выход излучения светодиодов с квантовыми ямами на основе гетероструктур из GaN -зависимость от тока и напряжения// Ф. Т. П. -2001. т. 35. - № 7.1. С. 861 868.

120. Абрамов B.C., Никифоров С.Г., Соболь П.А., Сушков В.П. Свойства зелёных и синих InGaN светодиодов // Светодиоды и лазеры. - 2002. - № 1-2. - С. 30 - 33.

121. Никифоров С.Г. Температура в жизни и работе светодиодов // Компоненты и технологии 2005. - № 9. - С. 48 - 54.; 2006 - № 1. - С. 42-50.

122. Николаев Ю.Н., Кулешов В.М. Зависимость температурного коэффициента излучения светодиодов от тока питания // Тез. докл. на 5 Всесоюз. конф. «Фотометрия и её метрологическое обеспечение». М., 1984. - С. 164.

123. Баринова Э.Ю., Вишневская Б.И., Коган JI.M. Температурная зависимость зелёного светодиода из GaP в интервале температур от 60 до + 60 °С // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. - 1982. - вып. 7.1. С. 46-53.

124. Никифоров С.Г. Теперь электроны можно увидеть: светодиоды делают электрический ток очень заметным // Компоненты и технологии 2006. - № 3. — С. 20-30.

125. Зи С. Физика полупроводниковых приборов / Пер. с англ. Герделя В.А., Рака-тина В.В., Суриса P.A. М.: Мир, т. 1-2, 1984.

126. Ермаков О.Н., Сушков В.П. Влияние дислокационной структуры и характера примесного легирования на излучательные характеристики твёрдых раствол сров AB // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. -1987. вып.4 (190). - С. 27-34.

127. Закгейм A.JI. Особенности работы светодиодов сине-зеленого диапазона на основе InGaN- структур с квантово-размерной активной областью при высоких уровнях возбуждения // Электроника. 1999. - № 3. - С. 16.

128. Туркин А.Н. Механизмы излучательной рекомбинации в гетероетруктурах на основе InGaN/AlGaN/GaN с одиночными квантовыми ямами: Дис. на соиск. уч. ст. канд. тех. н., М., 1998.

129. Ермаков О.Н. Излучательные характеристики гетероструктур на основе широкозонных четырёхкомпонентных твёрдых растворов А3В5 // Электроннаятехника. Сер^2. Полупроводниковые приборы. 1984. - вып. 6. - С. 16-26.

130. Laubsch A., Sabathil М., Bruederl G. et al. Measurement of the internal quantum efficiency of InGaN quantum wells // Light-Emitting Diodes: Research, Manufacturing and Application X. SPIE, 24-25 January 2007. - San Jose. USA.1. P. 64860J1-64860J9.

131. Маняхин Ф.И. Образование неравновесных точечных дефектов в кристаллической решётке полупроводниковых структур, инициированное горячими электронами // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. 1998. - № 4.1. С. 56-60.

132. Ponce F.A. Defects and interfaces in GaN epitaxy // MRS Bulletin. 1997. v. 22. -P. 51.

133. Ambacher O. Growth and application of group Ill-nitride // J. Phys. D: Appl. Phys.- 1998.-v. 31. -P. 2653-2710.

134. Oldham W.G., Milnes A.G. // Sol. Stat. Electron. 1964. - v. 7. - P. 153-155.

135. Donnelly J.P., Milnes A.G. the capacitance of p-n heterojunctions including the effects of interface states // IEEE Trans. Electron. Dev. 1967. - v. ED-14. - P. 63-68.

136. Oila J., Saarinen К., A.E. Wickenden A.E. et al. Ga vacancies and grain boundaries in GaN // Appl. Phys. Lett. 2003. - v. 82. - P. 1021-1023.

137. Butcher K.S.A., TimmersH., Afifiiddin, Chen P.P.-T. et al. Crystal size and oxygen segregation for polycrystalline GaN // J. Appl. Phys. 2002. - v. 92.1. P. 3397-3403.

138. Arslan I., Browning N.D. Role of oxygen at screw dislocatins in GaN // Phys. Rev.-Lett. 2003. - v. 91. - P. 1655011-1655014.

139. Eisner J., Jones R., Heggie M.I. et al. Deep acceptors trapped at threading-edge dislocations in GaN // Phys. Rev. B. 1998. - v. 58. - P. 12 571-12574 .

140. Takeuchi Т., Wetzel C., Amano H., Akasaki I. et al. Determination of piezoelectric fields in strained GalnN quantum wells using the quantum-confined Stark effect // Appl. Phys. Lett. 1998. - v. 73. - P. 1691-1693.

141. Rebane Y.T., Bochkareva N.I., Bougrov V.E. et al. // Proc. SPIE. 4996. 2003. -P. 113.

142. Liu 1., Edgar J.H. Substrates for gallium nitride epitaxy 11 Mater. Sci. Eng. A Rev. J.- 2002. v. 37.-P. 61-127.

143. McClusky M.D., Johnson N.M., Van de Walle C.G. et al. Metastability of oxygen donor in AlGaN // Phys. Rev. Lett. 1998. - v. 80. - P. 4008-4011.

144. Wetzel C., Suski Т., Ager J.W. et al. Pressure induced deep gap state of oxygen in GaN // Phys. Rev. Lett. 1997. - v. 78. - P. 3923-3926.

145. Shiojiri M., Chuo C.C., Hsu J.T. et al. Structure and formation mechanism of

146. V defects in multiple InGaN/GaN quantum well layers // J. Appl. Phys. 2006. -v. 99. - P. 07350511-0.735056.

147. Pecz В., Makkai Zs., di Forte-Poisson M.A. et al. V-shaped defects connected to inversion domains in AlGaN layers // Appl. Phys. Lett. 2001. - v. 78.1. P. 1529-1531.

148. Cherns D., Henley S.J., Ponce F.A. Edge and screw dislocations as nonradiative centers in InGaN/GaN quantum well luminescence // Appl. Phys. Lett. 2001.v. 78.- P. 2691-2693.

149. Rossi F., Armani N., Salviati G. et al. The role of Mg complexes in the degradation-" of InGaN-based LEDs // Superlattices and Microstructures. 2004. - v. 36.1. P. 859-868.

150. Кладько В.П., Чорненький C.B., Наумов A.B. и др. Структурные дефекты на гетерограницах и фотолюминесцентные свойства эпитаксиальных слоев GaN и AlGaN/GaN, выращенных на сапфире // Ф. Т. П. 2006. - т. 40. - № 9.1. С. 1087-1093.

151. Маняхин Ф.И. Природа сопротивления компенсированного слоя и механизмы рекомбинации в светодиодных структурах // Известия ВУЗов, сер. Матер. Электр. Тех. 2006. - № 4. - С. 20-25.

152. Luxeon Reliability: Reliability Datasheet RD25 / Philips Lumileds Lighting Company. My 2006.- 18 p.

153. Гонтарук A.H., Корбутяк Д.В., Корбут E.B. и др. Деградационно-релаксационные явления в светоизлучающих р-п-структурах на основе фосфида галлия, стимулированные ультразвуком // Письма в ЖТФ. 1998.т. 24. № 15.-С. 64-68.

154. Brantley W.A., Lorimor O.I., Dapkus P.D. et al. effect of dislocations on green electroluminescence efficiency in GaP grown by liquid phase epitaxy // J. Appl. Phys. 1975. - v. 46. - P. 2629 -2637.

155. Олих Я.М., Шавлюк Ю.Н. Акустостимулированное подавление шума 1/F в "субблочных" кристаллах Cd0)2Hg0)8Te // Ф. Т. Т. 1996. - т. 38. - № 11.1. С. 3365-3371.

156. Воеводин В.Г., Степанов В.Е. Взаимодействие ультразвука с макроскопическими дефектами в твёрдых телах // Известия ВУЗов, сер. Физика. 1994.т. 37.-№ 11.-С. 3-9.

157. Филатов А.В., Невский О.Б., Каган И.Б. и др. Примесные дефекты в монокристаллах CdxHgi.xTe // Кристаллография. 1988. - т. 33. - № 5. - С. 1232-1238.

158. Mymrin V.F., Bulashevich К.A., Podolskaya N.I. et al. Modelling study of MQW LED operation // Phys. Stat. Sol. (c). 2005. - v. 2. - P. 2928-2931.

159. Рабинович О.И., Сушков В.П., Шишов А.В. Компьютерное моделирование InGaN светодиодов / 5-я Всероссийская конференция "Нитриды галлия, индия и алюминия структуры и приборы" С.-Пб: Политехнический университет. - С. 83-84. - 2007.

160. Piprek J, Nakamura S. Physics of high-power InGaN/GaN lasers // IEE Proc.-Optoelectron. -2002. v. 149. - P.l45-151.

161. Tomczyk A., Sarzala R.P., Czyszanowski T. et al. Fully self-consistent three-dimensional model of edge-emitting nitride diode lasers // Opto-Electron. Rev. —2003. v. 11. - P. 65-75. — -----

162. Winston D.W. Sim Windows Semiconductor. Device Simulator. Version 1.5. User's Manual. Optoelectronics Computing Systems Center at the University of Colorado, Boulder, USA. 1999. - 40 p.

163. Winston D.W. Physical simulation of optoelectronic semiconductor devices: The Thesis for the Doctor of Philosophy degree. Department of Electrical and Computer Engineering. Faculty of the Graduate School of the University of Colorado, 1996. -186 p.

164. Сушков В.П., Кузнецов Г.Д., Рабинович О.И. Микроэлектроника. Компьютерное моделирование параметров полупроводниковых компонентов микроэлектроники: Учеб. метод, пособие -М: Учеба, 2005. - 126 с.

165. Бергман JI. Ультразвук и его применение в науке и технике / Пер с нем. -Григорьева B.C., Розенберга Л.Д. М.: Иностранная литература, 1957. - 728 с.

166. Труэлл Р., Эльбаум Ч., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твёрдого тела / Пер с англ. Михайлова И.Г., Леманова В.В. М.: Мир, 1972, - 308 с.

167. Радж Б., Раджендран В., Паланичами П. Применение ультразвука / Пер с англ. Ширшова А. М.: Техносфера, 2006. - 576 с.

168. Таблицы свойств материалов Электронный ресурс. / Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе РАН — Режим доступа: http://www.ioffe.rssi.rn. -Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

169. Таблицы свойств материалов Электронный ресурс. / National Compound' Semiconductor Roadmap — Режим доступа: http://www.onr.navy.mil/sci tech/31/312/ncsr. Загл. с экрана. - Яз. англ.

170. Технические данные и характеристики СИД и MKT Электронный ресурс. компания Cree Inc. - Режим доступа: http://www.cree.com. - Загл. с экрана. - Яз. англ.

171. Технические данные и характеристики СИД и МКГ Электронный ресурс. -компания Nichia Chemical Ind. Ltd Режим доступа: http://www.nichia.com. -Загл. с экрана. - Яз. англ.

172. Технические данные и характеристики СИД и МКГ Электронный ресурс. компания Kingbright - Режим доступа: http://www.kingbriaht.com. - Загл. с экрана - Яз. англ.

173. Тяпунина Н.А., Наими Е.К, Зиненкова Г.М. Действие ультразвука на кристаллы с дефектами М.: Московский государственный университет им.

174. М.В. Ломоносова, 1999. 240 с.

175. Adelmann С., Simon J., Feuillet G. et al. Self-assembled InGaN quantum dots grown by molecular-beam epitaxy // Appl. Phys. Lett. 2000. - v. 76. - P 1570-1572.

176. Kim J., Samiee K., White J.O. et al. Near-field photoluminescence spectroscopy of InGaN films grown by molecular-beam epitaxy // Appl. Phys. Lett. 2002. - v. 80. - P. 989-991.

177. Northrup J.E. Oxygen-rich GaN (101 0) surfaces: First-principles total energy calculations//Phys. Rev. B. 2006.-v. 73.-P. 1153041-1153044.

178. Eliseev P.G., Perlin P., Lee J., Osinski M. "Blue" temperature-induced shift and band-tail emission in InGaN-based light sources // Appl. Phys. Lett. 1997. - v. 71. -P. 569-571.

179. Кудряшов B.E., Мамакин C.C., Туркин A.H. и др. Спектры и квантовый выход излучения светодиодов с квантовыми ямами на основе гетероструктур из GaN — зависимость от тока и напряжения. // Ф. Т. П. — 2001. т. 35. - вып. 7. - С. 861-868.

180. Кудряшов В.Е., Туркин А.Н., Юнович А.Э. и др. Люминесцентные и электрические свойства светодиодов с множественными квантовыми ямами //

181. Ф. Т. П. 1999. - т. 33. - № 4. - С. 445 - 450.

182. Aoki Т., Nishikawaa Y., Kuwata-Gonokamib М. Room-temperature random telegraph noise in luminescence from macroscopic InGaN clusters // Appl. Phys. Lett. 2001. - v. 78. - P. 1065-1067.

183. Jinschek J.R., Erni R., Gardner N.F. et al. Local indium segregation and band gap variations in high efficiency green light emitting InGaN/GaN diodes // Sol. State Com. 2006. - v. 137. - P. 230-234.

184. Chichibu Sh.F., Uedono A., OnumaT. et al. origin of defect-insensitive emission probability in In-containing (Al, In, Ga)N alloy semiconductors // Nature materials. -2006.- v. 5.-P. 810-816.

185. Eisert D., Harle V. Simulation in the development process of GaN-based LEDs and laser diodes. Opto Semiconductors - OSRAM. — 2002. - 33 p.

186. Lepkowski S.P., Teisseyre H., Suski T. et al. Piezoelectric field and its influence on the pressure behavior of the light emission from GaN/AlGaN strained quantum wells // Appl. Phys. Lett. 2001. - v. 79. - P. 1483-1485.

187. Lancefield D., Crawford A., Beaumont B. et al. Temperature dependent electroluminescence in GaN and InGaN/GaN LEDs // Mater. Sci. Eng. B. 2001. - v. 82. - P. 241-244.

188. Kim K., Kim Ch.S., Lee J.Y. The In compositional effect on photoluminescence in InGaN/GaN multi-quantum-well structures // J. Phys: Condens. Matter. 2006.v. 18.-P. 3127-3140.

189. Lymperakis L., Neugebauer J., Albrecht M. et al. Strain induced deep electronic states around threading dislocations in GaN //Phys. Rev. Lett.-2004.-v. 93.-P. 1964011-1964014

190. Cherns D., Henley S.J., Ponce F.A. Edge and screw dislocations as nonradiative centers in InGaN/GaN quantum well luminescence // Appl. Phys. Lett. 2001.v. 78.-P. 2691-2993.

191. Marona L., Wisniewski P., Prystawko P. et al. Degradation mechanisms in InGaN laser diodes grown on bulk GaN crystals // Appl. Phys. Lett. 2006. - v. 88.1. P.2011111-2011113.

192. Pavesi M., Manfredi M., Salviati G. et al. Optical evidence of an electrothermal degradation of InGaN-based light-emitting diodes electrical stress // Appl. Phys. Lett. 2004. - v. 84. - P. 3403-3405.

193. Xia R., Harrison I., Larkins E.C. et al. Spatial inhomogeneity investigation of QW emission in InGaN MQW LEDs //Mater. Sci. Eng. Bl 2002. - v. 93. - P. 234-238.

194. Бочкарёва Н.И., Тархин Д.В., Ребане Ю.Т. и др. Квантовая эффективность и формирование линии излучения в; светодиодных структурах с квантовыми ямами InGaN/GaN // Ф. Т. П.- 2007. т. 41. - № 1. - С. 88-94.

195. Narukava Y., Kawakami Y., Funato М. et'al. Role of self-formed InGaN quantum dots- for exciton localization in the purple laser diode emitting at 420 nm // Appl. Phys. Lett. 1997. - v. 70. - P. 981-983.

196. Narukava Y., Kawakami Y., Fujita.S., Nakamura Sh. Recombination dynamics of localized excitons in Ino.2Gao.8N-Ino.05Gao.95N multiple quantumiwells // Phys. Rev. B. 1997. - v. 55. - P. R1938-R1941.

197. Рожанский И.В., Закгейм Д.А. Анализ причин падения эффективности электролюминесценции светодиодных гетероструктур AlGalnN при большой плотности тока накачки // Ф. Т. П. 2006. - т. 40. - № 7. - G. 861-867.

198. Guan Z.P., Li J.Z., Zhang G.Y. et al. Minority electron mobility in a p-n GaN photodetector//Semicond. Sci. Technol. 2000. - v. 15. - P. 51-54;

199. Li. J, Oder T.N., Nakarmi M.L. et al. Optical and electrical properties of Mg-doped/7-type AlxGa,.xN//Appl; Phys. Lett. -2002. v. 80. -P. 1210-1212.

200. Gartwright A.N., Sweeney P.M., Prunty Th. Et al. Electric field distribution in strained p-i-n GaNЯnGaN multiple quantum well structures // MRS Internet Journal. N. S. R. 1999. - v. 4. - P. 1-9.

201. Van de Walle Ch.G., Neugebauer J. Small valence-band offsets at GaN/InGaN het-erojunctions // Appl: Phys. Lett. 1997. - v. 70. - P. 2577-2579.

202. Kimerling L.C. Recombination enhanced defect reactions // Sol. State Elect. —1978.—v. 21.-P. 1391-1401.

203. Берг А., Дин П; Светодиоды / Пер с англ. под ред. Юновича А.Э. М.: Мир,1979.-686 с.

204. Вишневская Б.И., Корнеев В.М., Коган JI.M., Юнович А.Э: Зависимость спектров электролюминесценции GaP; легированного: азотом, от температуры //

205. Ф. Т. П. 1972. - т. 6. - № 8. - С. 1591-1594.

206. Dapkus P.D., Hackett W.H., Lorimor O.G., Bachrack R.Z. Kinetics of recombination in nitrogen-doped Gap // J. Appl. Phys. 1974.- v. 45. - P. 4920-4930.

207. Davidson J.A., Dawson P., Wang T. et al. Photoluminescence studies of In-GaN/GaN multi-quantum wells // Semicond. Sci. Technol. 2000. - v. 15.1. P. 497-505.

208. Shi J.-J., Xia С.-Х., Wei Sh.-X. Liu Z.-X. Exciton states in wurtzite InGaN strained coupled quantum dots: Effects of piezoelectricity and spontaneous polarization // J. Appl. Phys.-2005.-v. 97.-P. 0837051-0837058.

209. Wang Т., Sugahara Т., Sakai S., Orton J. The influence of the p-n-junction induced electric field on the optical properties of InGaN/GaN/AlGaN lightemitting diode // Appl. Phys. Lett. 1999. - v. 74. - P. 1376-1378.

210. Гриняев C.H., Разжувалов A.H. Резонансное туннелирование электронов в напряжённых структурах с учётом спонтанной поляризации и пьезоэффекта // Ф. Т. Т. 2001. - т. 43. - № 3. - С. 529-535.

211. Leroux М., Grandjean P., Laugt М. et al. Quantum confined Stark effect due to built-in internal polarization field in (Al, Ga)N/GaN quantum wells // Phys. Rev. В 1998. - v. 58. - P. R13371-R13374.

212. Simon J., Langer R., Barski A., Pelekanos N.T. Spontaneous polarization effects in GaN/AlxGai.xN quantum wells // Phys. Rev B. 2000. - v. 61. - P. 7211-7214.

213. Fiorentini V., Bemardini F., Sala F.D. et al. Effects of macroscopic polarization in III-V nitride multiple quantum wells // Phys. Rev. B. 1999. - v. 60. - P. 8849-8858.

214. Hangleiter A., Im J.S., Kollmer H. et al. The role of piezoelectric fields in GaN-based quantum wells // MRS Internet Journal. N. S. R. -1998. v. 3. - P. 1-8.

215. Mattila Т., Nieminen R.M. Point-defect complexes and broadband luminescence in GaN and A1N // Phys. Rev. B. 1997. - v. 55. - P. 9571-9576.

216. Bernardini F., Fiorentini V. First-principles calculation of the piezoelectric tensor d of III-V nitride // Appl. Phys. Lett. 2002. - v. 80. - P. 4145-4147.

217. Нельсон Д.К., Якобсон M.A., Каган В.Д. Ударная ионизация экситонов в электрическом поле в GaN и квантовых ямах GaN/AlGaN // Ф. Т. Т. т. 43. -№ 12.-С. 2223-2229.

218. Никифоров С.Г. Исследование параметров семейства светодиодов Сгее XLamp // Компоненты и технологии. 2006. - № 11. - С. 42-49.