Ефект малих доз в світлодіодах Gap

 

В.І. Куц¹, М.В. Литовченко¹, В.А.Макара², І.В. Петренко¹, О.І. Радкевич³,
В.П. Тартачник¹

 

¹Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ

²КНУ ім. Шевченка, Київ

³Науково-дослідний інститут «Мікроприлад», Київ

 

Відомо, що при опромінюванні світлодіодів швидкими частинками, в заборонену зону кристала напівпровідника вводяться дефекти з глибокими енергетичними рівнями, які захоплюють носії заряду і впливають на параметри p-n перехода. Опромінювання супроводжується зменшенням ємності p-n переходу, зростанням диференційного опору, падінням величини потенціального бар’єра, що розділяє області напівпровідника з різним типом провідності, ростом опору бази. Однак на практиці подібна ситуація реалізується не завжди. Особливо це стосується поведінки приладів на початкових стадіях опромінення, коли проявляється т.з. «ефект малих доз», обумовлений високими рівнями збудження електронної підсистеми кристалу.

В представленій роботі наведено результати дослідження впливу малих доз α-часток на електрофізичні характеристики фосфід-галієвих світлодіодів. Мета роботи – з’ясувати закономірності, що зумовлюють нетипову поведінку основних параметрів на початковому етапі опромінення.

Вимірювання проводилися на червоних та зелених світлодіодах, отриманих методом подвійної рідинної епітаксії з обмеженого об’єму розчину-розплаву на підкладинці, вирощеній методом Чохральського. Її товщина становила ~ 200 мкм; товщини епітаксійних плівок d_n=50¸60 мкм, d_p=20¸30 мкм. Електронний тип провідності підкладинки і плівки n-типу забезпечувався легуванням Те; діркова провідність р-плівки – легуванням домішкою Zn. Активатор свічення зелених світлодіодів – азот, червоних - комплекс Zn-O. Рівень легування р-області в середньому у 5 разів перевищував концентрацію основної легуючої домішки n-області p-n переходу. ВАХ знімалися в інтервалі температур 77 – 300К. Вольт-фарадні (C-V) характеристики вимірювалися при 77 і 300К. Опромінення α-частинками здійснювалося на циклотроні У-120 при Т=300К, Е_α=27 МеВ; дози опромінювання Ф≤10¹²см^-2

Показано, що в світлодіодах GaP при опроміненні α-частинками Ф=10¹²см^-2 спостерігається ефект, у вигляді «покращення» параметрів: збільшення ємності p-n-переходу при кімнатній температурі і величини диференційного опору ВАХ. Виявлені особливості зумовлені ядерними реакціями за участі α-частинок і високими рівнями йонізації, внаслідок яких виникають додаткові донори. В умовах високих рівнів збудження електронної підсистеми кристалу значний внесок у структурне впорядкування перехідної області може створювати також ефект радійційно-стимульованого гетерування дефектів.