Полупроводниковый источник света наносекундного диапазона

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Саветсиии

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 аявлено 02.12.67 (21) 1200659/26-25 (51) М. Кл, - Н 01L 21,/00 с присоединением згягки №

Государственный комитет

Совета 1йинистров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.76. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 07.06.76 (53) УДК 621.382.2:3.032 (088.8) an делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. В. Рыжиков, В. И. Павличенко, Ю. Н. Кузин, Н. С. Спасская и И. И. Круглов (71) Заявитель (54) П ОД УП РО ВОД Н И КО В Ъ| и ИСТОЧНИК СВЕТА

НАНОСЕКУНДНОГО ДИАПАЗОНА

Изобретение относится к разработке полупроводниковых источников света наносекундного диапазона.

Известны диффузионные карбидокремниевые светодиоды, изготовляемые обычно диффузией бора раздельно либо совместно с алюминием и обладающие желтым цветом излучения, т. к. р-и переход в них образован за счет диффузии бора, являющегося активатором люминесценции в указанной области о спектра (5900 А). При одновременной диффузии Аl u B переход образуется, по существу, в результате диффузии бора, т. к. его коэффициент выше, чем у алюминия.

Большим недостатком данных диффузионных светодиодов является их относительно высокая инерционность, причем особенно велико время затухания светового импульса (задние фронта), достигающее 10 — 7 — 10 — 8 сек. Кроме того, в этих переходах уже при плотностях тока 10 а/см2 существенную роль играет ин>кекция электронов в относительно высокоомную р-область, что приводит к снижению концентрации носителей в компенсированной п-области вблизи р-и перехода, и следовательно, к сублинейной зависимости интенсивности свечения от тока. При понижении температуры инжекция электронов в и-области имеет место, начиная с существенно более низкой плотности тока, т. к. из-за высокой энергии активации бора в карбиде кремния удельное сопротивление диффузионного р-слоя резко зависит от температуры. Поэтому квантовый выход излучения таких переходов рез5 ко падает как при повышении плотности тока, так и при снижении температуры, когда наблюдается электролюминесценцня.

Целью предлагаемого изобретения является стабилизация и воспронзводимость спектрального распределения излучения в сине-зеленой области, снижение времени нарастания и спада светового импульса, повышение эффективности излучения указанного светодиода при низких температурах ((— 60 С) и вы15 соких плотностях тока () 10 — а/см ), содержащем азот в концентрации 5. 10"—

2 10 см-з

Для достижения указанной цели в базовом кристалле, имеется промежуточньш слой тол20 щиной от долей микрона до нескольких микрон того же типа проводимости, что и база, и включающий в себя одновременно донорную смесь, азот, в той же концентрации, что и в базе, н акцепторную примесь, алюминий в онцентрацпи 10ы — 1018 cM — . *

На чертеже представлен предлагаемый источник света в разрезе.

Алюминий из газовой фазы диффундирует в кристаллы 1 карбида кремния п-типа тол30 шиной в 300 — 400 мк Последние предвари512514

Составитель М. Лепешкина

Редактор В. Дибобес Техред E. Подурушина Корректор И. Позняковская

Заказ 1575/3 Изд. № 1291 Тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 гельпо легируются азотом в процессе выращивания для создания приповерхностного слоя 2 кристалла, компенсированного алюминием и азотом, толщиной от микрона до нескольких микрон. В данный слой затем вплавляется кремнеалюминиевый сплав 3 для получения р-и ппееррееххоодда а 44, т. е. источник инжекции носителей заряда. Омический контакт к противоположной стороне кристалла создается сплавлением, например, с вольфрамовым кольцом 5. Следует отметить, что выпрямляющий переход может быть создан также повторной диффузией алюминия при более высокой температуре и кратковременной выдержке, чем в случае диффузии, когда создается компенсированной слой.

Предлагаемый источник света обладает излучением в сине-зеленой области спектра, с основным максимумом при 1=0,49 мк (hv=2,53 эв), причем интенсивность его излучения возрастает при снижении температуры вплоть до температуры жидкого азота. Время нарастания светового импульса светодиода не превышают 1 — 3 нсек, а время затухания

3 — 7 нсек.

При возрастании тока до 1 а и выше у него наблюдается люксамперная зависимость, близкая к линейной, в результате чего он имеет повышенный световыход. Можно было бы использовать кристаллы карбида кремния п-типа, предварительно легированные в процессе выращивания как алюминием, так и азотом одновременно, но такая сплошная компенсация кристаллов по всей их толщине привела оы к увеличению нх удельного сопротивления, и следовательно, к значительному возрастанию прямого падения изготовленных на

5 пх основе импульсных источников света. Поэтому предлагаемая конструкция полупроводникового импульсного источника света является оптимальной.

10 Формула изобретения

Полупроводниковый источник света наносекундного диапазона на карбиде кремния кундного диапазона на карбиде кремния

15 п-типа, выполненный в виде электронно-дырочного перехода с дырочной областью, содержащей алюминий в качестве акцепторной примеси, отличающийся тем, что, с целью стабилизации и воспроизводимости спект20 рального распределения излучения в сине-зеленой области, снижения времени и нарастания и спада светового импульса, а также повышения эффективности излучения при низких темпе,: атурах и высоких плотностях тока, в

25 оазовом кристалле, содержащем азот в концентрации 5-10 - — 2.10 а см з, имеется промежуточный слой толщиной от долей микрона до нескольких микрон того же типа проводимости, что и база, н включающий в себя од30 повременно донорную примесь, азот, в той же концентрации, что и в базе, и акцепторную примесь, алюминий, в концентрации 10"—

10 в см — з.