Файл: Верещагин, И. К. Электролюминесценция кристаллов.pdf

ного заряда (§ 5). При повышении температуры А умень­ шается до примерно 1,5, что можно было бы связать с увеличением относительной роли рекомбинаций по обе стороны от перехода. То, что по крайней мере у диодов с быстрым затуханием свечения, возбуждаемого импульс­ ным напряжением, преобладает рекомбинация в области

импульс напряжения того же направления сильно увели­ чивает время затухания люминесценции, делая его срав­ нимым с временем разгорания [59, 60]. Это явление можно объяснить, если считать, что к моменту выключения на­ пряжения в области перехода на ловушках сохранилось определенное число электронов и дырок, которые после выключения напряжения освобождаются теплом и вы­ носятся полем из перехода. Добавочный импульс ослаб­ ляет этот отвод и дает возможность центрам свечения зах­ ватывать носители по мере их освобождения из ловушек. В этих образцах ширина переходов составляла (1-ь- 2)х X 10“6 см при V — 0.

Другие образцы, содержавшие те же примеси (азот, алюминий и бор), показывали только длительное затуха­ ние, соизмеримое по времени с разгоранием (около 1000 мксек). В этом случае значительная часть рекомби­ наций происходит, по-видимому, в прилегающих к пере­ ходу областях и выброс контактным полем части локали­ зованных носителей не сказывается заметно на времени затухания [59].

Внешний квантовый выход свечения обычно не превы­ шает 10~3 [61], поэтому практически весь ток связан с безызлучательными рекомбинациями и быстро следует за изменением напряжения на переходе. Если считать, что рекомбинации происходят только в слое пространст­ венного заряда, то наблюдаемые часто зависимости В(1) можно объяснить, полагая,что рекомбинации без излуче­ ния идут через глубокие уровни, а с излучением — через мелкие [61]. При достаточно большом напряжении глу­ бокие уровни будут заполнены и безызлучательные рекомбинации будут идти по линейному закону, т. е.

127

/ — р (концентраций инжектированных дырок), в то время как мелкие уровни будут еще свободны и скорость излучательной рекомбинации останется пропорциональ­ ной р2, т. е. В — / 2. При более высоких напряжениях и токах зависимость В (I ) также станет линейной.

Опыты с косо сошлифованными образцами (под малы­ ми углами к плоскости перехода) показали, что свечение простирается от перехода в «-область кристаллов [13]. Этот слой сильно скомпенсирован и образуется, по-види­ мому, вследствие существования двух компонент при диф­ фузии акцептора в кристаллы: быстрой, связанной, вероят­ но, с диффузией по вакансиям кремния или междоузли­ ям, и медленной, определяемой диффузией акцептора по вакансиям углерода[11]. Концентрация акцептора, обусловленная быстрой компонентой в глубине кристалла с электронной проводимостью, меняется относительно медленно с расстоянием, что приводит к появлению ском­ пенсированного слоя толщиной в несколько микрон.

Следовательно, структура плавных переходов скорее имеет вид р — i — п или р — п — п+, где средний слой обладает малой проводимостью [17, 57, 62]. Толщина этого слоя зависит от условий приготовления переходов [57]. Обе модели использовались для объяснения свойств переходов, так как и в этом случае можно ожидать зна­ чения А — 2 [63].

В случае короткой средней области, когда возможны рекомбинации и по обе стороны от компенсированного

рекомбинации) и А — 2. С усилением роли рекомбинации

по сторонам I — п — щ и nt — YI- Если свечение исходит только из средней области, то В — nt и зависимость

В — / будет сменяться зависимостью В — а коэф­ фициент А — уменьшаться. Подобные изменения наблю­ дались на опыте. Для структуры р —п—п+ подробно

С другой стороны, строение переходов не очень сильно отражается на некоторых свойствах свечения; например, резким и растянутым переходам (акцептор — бор) одина-

128

ково присуща сублинейная зависимость В (/). Возможно поэтому, что и в случае переходов с высокоомными слоя­ ми существенную роль играют особенности рекомбинации с участием глубоких уровней, когда может осуществляться закон рекомбинации, промежуточный между линейным и квадратичным. Теория рекомбинации в скомпенсирован­

следует уравнению (1.1). Энергии активации тушения близки к глубинам донорных и акцепторных уровней, участвующих в свечении [17, 18, 61, 68]. Рост яркости с увеличением температуры, наблюдающийся на некото­ рых образцах, связан, по-видимому, с изменением обла­ сти преимущественной рекомбинации. О возможности по­ добного явления уже упоминалось в разделе II, где при­ веден также рис. 4.1, относящийся к карбиду кремния.

Изготовляемые сейчас р — /г-переходы еще несовер­ шенны с точки зрения к.п.д., так как при комнатной

V. ОКИСЬ ЦИНКА

§ 19. Предварительные сведения

Окись цинка является типичным фото- и катодолюминофором с коротким послесвечением. Обладая широкой запрещенной зоной (3,2 эв при комнатной температуре), ZnO светится в видимой области спектра. Свечение может быть возбуждено и сильным электрическим полем. Мак­ симум полосы излучения в большинстве случаев прихо­ дится на зеленую область спектра (Ят = 500 нм). Подоб­ ное свечение обычно связывается с рекомбинациями на уровнях дважды ионизованного цинка, которые отстоят от дна зоны проводимости на 2,4 эв. Помимо зеленой в спектре могут присутствовать голубая и оранжевая полосы [1—7].

Особенностью окиси цинка является заметная чув­ ствительность ряда свойств к типу среды, к состоянию поверхности кристаллов. Известна способность ZnO к адсорбции кислорода и других электроотрицательных соединений и влияние этой адсорбции на электропровод­ ность пленок [8], каталитическую активность [9], фото­ люминесценцию [10], поглощение света [И] и фото-э.д.с. [12]. В ряде работ замечена связь между фотолюминесцентными, каталитическими, адсорбционными и электриче­ скими свойствами окиси и показана тождественность центров, ответственных за все эти явления (избыточный цинк или кислородные вакансии) [13—16]. Свойства поверхности кристаллов ZnO могут отличаться от [свойств объема не только вследствие адсорбции посторонних молекул, но и благодаря измененному составу, например, из-за увеличенной концентрации избыточного цинка. В последнем случае может наблюдаться значительная по­ верхностная проводимость электронного типа. Избыточный цинк у поверхности может появляться при фотодиссоциа­

5* 131