концентрация пар в четырех ближайших координационных сферах изменяется от г-Ю" до 2.108 см-). На NN-napax (t<6) могут связываться электроны и значительная их часть будет переходить с доноров на изоэлектронные пары. Было установлено, что в СИД на основе GaP с N=4... 6-10 см" интенсивность в максимуме полосы излучения слабо зависит от температуры в диапазоне 240... 360 К. В то же время в СИД с Л/= 1... 2-10 см-* интенсивность люминесценции растет с уменьшением температуры по экспоненциальному закону с энергией активации £а = 35... ...45 мэВ.

Сложность создания инжекционных источников излучения с высокой температурной стабильностью излучательных характеристик, по-видимому, обуславливает весьма ограниченное число публикаций по данному вопросу, обобщенных в [24, 25].

В работе [160] сообщалось об исследовании светоизлучающих диодов из ZnS на основе структуры металл - полупроводник с такими основными параметрами: рабочее напряжение 2,5... 5 В; ток 5 ... 50 мА; внешний квантовый выход 10~; яркость 300... 100 кд/м2; быстродействие 100 нс; длина волны в максимуме излучения Ят«460 нм. Характеристики диодов достаточно хорошо описываются в рамках модели, в которой обусловливающие инжек-нионную электролюминесценцию неравновесные дырки возникают вследствие прохождения туннельного электронного тока. Температурный коэффициент яркости не превышает 0,1 7о/К.

В работе [161] сообщалось о разработке СИД на основе GaP, легированного А1 и Те, с повышенной температурной стабильностью мощности излучения. Полученные СИД излучали при Ят~560 нм, мощность излучения составляла 1,5 мкВт при 20 мА, прямое падение напряжения [7пр=2,б В. Было установлено, что ТКИ существенно зависит от температуры и плотности тока, оставаясь по абсолютному значению меньше 0,1 %/К. Авторами от-

1 dP

мечалось, что воаможность варьирования параметром-.- от

1 dP

положительных до отрицательных значений вблизи- -- == О

при изменении уровня легирования и тока через р-п переход позволяет сделать вывод о том, что принципиально возможен оптимальный подбор уровня легироваиия и рабочего режима функционирования прибора на основе GaP, при которых ~р~т

В работе [162] были получены гетероструктуры на основе

Gai j:AlxP, в которых малой величины •/C„=--7<0,1%К

/ц dT

удалось добиться в диапазоне длин волн Я=547... 560 нм. Максимальная сила света СИД со сферической линзой составляла 1,5 мкд. Важным достоинством указанных СИД является к тому же более слабая температурная зависимость по сравнению с СИД на основе GaP : N.

6* 1€3

о температурно стабильных СИД на основе твердых растворов GaAsi-Pjc, полученных ГФЭ, сообщалось в работе [163]. Приборы излучали в спектральном диапазоне Л,=556... 615 нм. Было установлено, что в температуряом диапазоне 230... 330 К сила

света характеризуется малым Ки = - -- <:0,1

/р аТ

О получении методом низ1котемпературной ЖФЭ структур на основе Irii-jiGajcP, характеризующихся слабой температурной зависимостью доминирующей длины волны излучения, сообщалось в работе [116].

Принципиальный интерес представляет разработка приборов, характеризующихся одновременно высокой температурной стабильностью спектральных и энергетических характеристик. В заботе [152] сообщалось об исследовании приборов с

paoi

<0,1%/К,

1 dP

Р dT

:0,1%/К и d-kmldTwQ,?, нм/К. Как

показывает анализ соотношения (7.6), для одновременного удовлетворения указанных требований длина волны в максимуме полосы излучения должна совпадать с максимумом кривой видности (Яда = 555 нм). Полученные приборы характеризовались высокой температурной «стабильностью излучательных характеристик в широком температурном диапазоне 100... 400 К, при этом максимальная сила света /„ = 3,5 мкд при токе / = 20 мА.

7.3. ВЛИЯНИЕ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ИЗЛУЧАТЕЛЬНЬПЗ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНДИКАТОРОВ

Одним из наиболее существенных достоинств ПЗСИ является большой срок службы. Опыт эксплуатации и испытаний при длительной наработке показывает, однако, что их долговечность не беспредельна. Особый практический интерес представляет изучение причин медленной параметрической деградации приборов, заключающейся в постепенном и необратимом уменьшении квантового выхода и силы света при протекании прямого тока через элементы ПЗСИ (рис. 7.5, рис. 7.6).

Принадлежность ПЗСИ к обширному семейству полупроводниковых микроэлектронных устройств обусловливает проявление в «их общих и для других полупроводниковых приборов процессов деградации, к числу которых относятся: изменение спектра глубоких уровней в р-п переходе; квазихимические реакции точечных дефектов, диффузионно-дрейфовое перераспределение подвижных примесей и дефектов; рост и развитие макродефектов и дислокаций; зарядовая нестабильность диэлектрика, связанная с миграцией ионов; электродиффузия и взаимная диффузия на границе раздела металл - полупроводник [164-166]. Вместе с тем специфика оптоэлектронных приборов, связанная с процессами генерации и поглощения интенсивных потоков излучения, может приводить к проявлению специфических атермических процессов деградации [167].

Рис. 7.5. Зависимости силы света СИД на основе GaP, не легированного азотом (кривые 2, 4), и Тпо.зСао.тР (кривые 1, 3) от времени наработки при /=50 А/см, 6оир=25°С (кривые 1, 2) и 75° С (кривые 3, 4)

Рис. 7.6. Зависимость силы света СИД на основе GaAso,ePo,4 от времени наработки при /=12,5 А/см* при вокр=60°С .(кривая 1) и вокр= = 120° С (кривая 2)

Процессы, связанные с рождением и «залечиванием> глубоких центров, являющихся преимущественно центрами безызлучательной рекомбинации, могут приводить к существенному изменению характера оптических переходов в (полупроводниковых материалах и приборных структурах на их основе.

В последнее время пристальное внимание исследователей уделяется под-пороговым механизмам дефектообразования [165], которые могут играть существенную роль в условиях интенсивного возбуждения.

Учет специфики работы оптоэлектронных приборов, заключающейся во влиянии интенсивного оптического или электронного потока, позволил предположить, что существеннзто роль в процессе дефектообразования играют атерми-ческие процессы. В результате колебаний решетки возможно изменение энергии глубоких центров вплоть до перекрытия с краем зоны проводимости. При этом возможен безызлучательный захват инжектированных электронов с последующей релаксацией возбужденного состояния с испусканием фононов.

В соответствии с [167] вероятность высвобождения излишней энергии при захвате электрона глубокой ловушкой может быть описана соотношением

2ginn

ехр ( - р) X

Хехр I

En-Fc

1 г

kT 2

iTfle g - статистический фактор; тпп - эффективная масса электрона; k-вол-