Экспериментальные данные на рис. 3.8 достаточно хорошо согласуются с результатами теоретических выкладок. Они относятся к планарным кристаллам, полученным из структур типа I со следующими параметрами: rfn = 5 мкм, Nd=5-10" сы", dp=10 мкм, ЛА = 3... 5-101 см-з.

Анализ кристалла на основе Ini-xGaxPi-zAsz с выращенным р-п переходом аналогичен проведенному выше для AUGai-xAs. Было принято, что pd=2-10 см-, а также 7„d=6-Ю-" cm-c- (экспериментальная величина для GaAso,6Po,4 [45]). Результаты вычислений для оптимальных значений Лг>=10* см-з, ю мкм, JVa= 10® см-з JJ х-х представлены в табл. 3.1. В рассматриваемом случае максимальная величина /щуд достигается при Кт= = 583 им.

Применительно к структурам типа II наиболее разработанной в настоящее время является технология получения диффузионных р-п структур на основе GaAsi-jePsc, на примере которых и будет проведен основной анализ. Будем считать, что фундаментальным механизмом безызлучательной рекомбинации в рассматриваемом случае является рекомбинация на стенках наклонных дислокаций и на DX-txempax (в материале как п-, так и р-типа). При этом :в обеих областях структуры присутствуют доноры Nd.

Время жизни неравновесных дырок в п-области выражается соотношением [45]

Соответственно в р-области структуры

т- = Бгр + п Опг Pd-, тх =31 Dnxpd + Vnd

При расчетах были приняты следующие значения параметров: ,.pd = 2-105 см-2, Бг=10-" см-с-, ура=2Бг [45]. Значения Dp при заданном Nd, а также значения Dnr и Dnx рассчитывались с использованием рис. 3.2, 3.3. Единственный подгоночный параметр - величина упа - определялся из обработки экспериментальных данных [62] для СИД с Ar>=il0" см-з при тг/тх=1.

Вычисление рл, Dn, Гп в зависимости от X проводилось

по формулам (З.-З)(З.б). При этом для определения коэффи-.циента инжекции ki все параметры рассчитывались также на границе ОПЗ и активной области р-слоя. Плотность тока /„ и kPi рассчитывались по формулам (3.16), (3.19); при этом предполагалось, что /о=0, а на границе ОПЗ п°рр°п. Полученные зави-•симости Ki от Ad и л: аналогичны представленным на рис. 3.7. Величина ki уменьшается с ростом х; в то же время при д;<0,4 коэффициент kPi>0,8 для WNdW см-з, g „ри NdW см-з kPj>o,8 вплоть до x=0,45.

Благодаря преимущественной инжекции электронов излучение в основном генерируется в р-области структуры. С иопользовани-ем результатов [45] при учете «2 = 0,016, /Сз=1, Пр = 1 для GaAso,65Po,35 т]Рвнут<;0,5. Теоретические зависимости Iv уд. приведены на рис. 3.9. В рассматриваемом случае абсолютный макси-

Таблица 3.1. Оптимальные параметры структур на основе прямозонных твердых растворое АВ

Примечания: ЖФЭ и ГФЭ - методы эпитаксии соответственно нз жидкой и газовой фазы. Звездочкой отмечена концентрация акцепторов на поверхности диффузионного слоя; в графе (М) приведены значения /„уд для монолитных планарных кристаллов, в графе (Г) -значения /„уд для элемента индикатора на принципе рассеяния света с идеально отражающим световодом, заполненным светорассеи-вающим компаундом (коэффициент преломления л,.= 1,5).

0,35 0,37 0,39 0,41 0,43

Рис. 3.9. Теоретические зависимости удельной силы света от состава х и концентрации доноров Nj, в диффузи-оиных СИД на основе GaAso.ePo.i:

J 4-10" CM-2; 2-10" СМ-З; 3 -10« см-;

4.1018 см-=; 5-10" см-2; Q-кспери-*1ентаяьные данные работы [73]; ф -экспериментальные данные, полученные авторами

мум /«уд достигается при д;=0,4 й ЛГв=10"см-з (кривая 2). С ростом Ыо максимум /щуд смещается Б область меньших значений .(кривые 2-5). Особо следует подчеркнуть, что рассмотренный тип кристалла очень устойчив к колебаниям технологических «факторов. Изменение х в пределах 0,38 ...0,42 и Лв в пределах 4-10... 10* см-з приводит к изменению /вуд от 40 до ж&кшЫк. На рис. 3.9 приведены также лучшие экспериментальные данные, полученные в настоящей работе и за рубежом [73]. Как видно из рис. 3.9, достигнутый уровень уступает теоретическому в 1,5 раза.

В соответствии с настоящими теоретическими выкладками зависимости Г1внеш и /щуд от Nt) должны измсняться вмсстс С соста-вом. В GaAs и твердых растворах с малым х чвнеш монотонно увеличивается с ростом Nt> вплоть до Ю* см-з. jpjj х,>,ЪЪ в зависимостях должен появиться максимум, положение которого зависит от Лг> (с ростом Nt> максимум смещается в сторону меньших д;). В GaAso,6Po,4 максимальное значение Ivy достигается при Ыт)= 10 см-з. Физической причиной появления максимума в зависимостях г]внеш и /г, уд ОТ JVp являстся умсньшение отношения тл:/тг в р-области структуры с ростом Лг> за счет быстрого усиления безызлучательной рекомбинации с участием компенсирующих доноров. Таким образом, для объяснения природы наблюдаемого явления нет необходимости привлекать качественные рассуждения о влиянии /о и т. п., приводимые во многих работах, например в [78].

С учетом сказанного становится понятной безуспешность попыток многих исследователей создать яркие диффузионные СИД на основе ALGai-xAs. Причиной этого является то, что все технологически доступные донорные примеси (Те, Se, S) образуют сильные DX-центры. Например, у Те Vpd=IO- см~з.с-1 и упд.= = (1... 5) • 10- см-з-с-1. При этом максимумы концентрационных зависимостей Т1внеш, /щуд должны находиться при очень малых значениях Nt>, а максимальные значения т1внеш и /„уд должны быть очень малыми.

Таким образом, диффузионные СИД на основе AlxGai-jcAs красного цвета свечения в принципе являются неперс-яективными приборами. В случае системы Ini-xGajdP при использовании тех же значений pd, Упв., Три и къ = \, что и для GaAsi-jjPx, были рассчитаны концентрационные зависимости кь