Светоизлучающий прибор

 

Союз Советскик

Социалистических Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) ДополниТельное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01. 04. 77 (2}) 2468614/26-25 (5 l)M. KJI.

Н 01 L 33/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.10.80, Бюллетень то 39

Дата опубликования описания 25.1080 ($Q) УДп, 621. 382 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. A. Чармакадзе и Р. И. Чиковани (71) Заявитель (54) СВЕТОИЗЛУЧИОЩИЙ ПРИБОР

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, а именно к полупроводниковым светоизлучающим приборам. 5

Изобретение может быть использовано в полупроводниковых светоизлучающих инжекционных приборах, индикаторах, матрицах, схемах управления, работающих в постоянном или импульсном режимах.

Физической основой работы светоизлучающих диодов является инжекционная электролюминесценция. Такие приборы могут быть выполнены из полупроводника с р-п-переходом. При приложении к нему прямого смещения наблюдается свечение.

Известны светоизлучающие приборы на основе гетеропереходов, что позво- 20 ляет улучшить их параметры по сравнению с диодами на основе гомо-р-п-переходов 11 .

Известен светоизлучающий прибор на основе гетероперехода, одна из 25 областей которого выполнена из CaN (г .

На кремниевой пбдложке р-типа ме.— тодом высокочастотного распыления наносится изолирующий поликристаллический слой нитрида галлия (GaN), в контакте с которым находится прозрачный слой из окиси индия. В слое GaN происходит рекомбинация инжектированных носителей заряда а и при напряженности поля Е =. 10 В/см

6 и напряжении питания 10-30 В/см вызывает излучение (при критической длине волны 0,48 мк), в виде слабого бледно-голубого свечения.

Недостатками такого устройства является высокая напряженность поля (близкая к пробивному — Е 10 В/cM), возникающая за счет механизма рекомбинации в GaN встречных разноименных зарядов, источниками которых, с одной стороны, являются подложка (дырки) и металлический контакт, с другой — электроды, а также вынужденного применения в поликристаллическом исполнении (из-за наличия кремниевой подложки и технологических особенностей получения 6аК).

Кроме того, недостатки устройства заключаются в получении слабого, бледно-голубого свечения при напряжении питания от 10 до 30 В и создании довольно сложного прозрачного кон3

773795 такта, вызванного поглощением энергии излучения в кремниевой подложке.

Цель изобретения — расширение диапазона излучения при одновременном уменьшении напряжения питания.

Поставленная цель достигается тем, что другая область прибора выполнена из APN.

Эта область может быть легирована .азотом, окисью боРа В Оэ.

На чертеже показано расположенйе слоев и электродов предлагаемого устройства.

На сапфировой подложке 1 производят эпитаксиальное выращивание из газовой фазы полупроводникового нитрида галлия GaN 2 с п-типа проводимостью, поверх которого образован полупроводниковый нитрид алюминия AFN

3, р-типа проводимости.

Слой 2 может содержать естественные, неконтролируемые примеси из источников окиси бора, цинка, азота,аргона, кобальта, меди и др.

Первый контакт 4, например из алюминия, наносится на слой Я И, второй контакт 5 образуется нанесением индия на слой GaN.

При подаче прямого смещения происходит инжекция носителей заряда в

GaN, имеющая односторонний характер, что обусловливается наличием инжектирующего гетероперехода б между эпитаксиальными слоями GaN 2 и ЯКИ 3 и рекомбинацией в слое GaN.

Излучение выводится через сапфировую подложку, а также из слоя ARN, являющегося оптическим окном.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство характеризуется эффективной инжекцией, малой напряженностью поля Е < 1,5.10 В/см весьма высокой равномерностью излучения по всей поверхности устройства при малых токах смещения.

Данное полупроводниковое светоизлучающее устройство может быть выполнено с полуизолирующим слоем 2 полупроводникового GaN.

Полупроводниковое светоизлучающее устройство может быть выполнено также с эпитаксиальным слоем 3 из полупроводникового АgN в качестве полуизолирующего материала.

Прибор может быть изготовлен при эпитаксиальном выращивании слоя нитрида галлия И -типа проводимости, с Концентрацией свободных носителей тока и. 4 10 см и толщиной 8 мкм на подложке из сапфира (сс- AH 03) с ориентацией (0001), полупроводникавого слоя нитрида алюминия дырочного типа проводимости толщиной а 0,3 мкм.

Один электрод диаметром 0,3 мм может быть образован напылением алюминия поверх нитрида алюминия. Второй электрод может быть образован вплавлением индия в нитрид галлия. При

1 подаче к электродам прямого напряжения

3-5 B наблюдается излучение со стороны сапфира, энергия которого в мак.симуме спектральной полосы около

3 эВ (Т = 300 К) в виде яркого равномерного пятна.

Слой нитрида галлия может быть под вергнут ионной имплантации азотом, J при дозе облучения 1800 мкк/см и

15 ускоряющем напряжении до 80 кэВ.

При напряжении с 3,4 В спектр излучения состоит из одной узкой полосы с энергией излучения в макси- муме спектральной полосы 3,45 эВ

2g (т = 300 К).

Прибор может быть изготовлен на подложке из лейкосапфира с ориентацией (1120) со слоем и -типа проводимости нитрида галлия, мозаичной 5 cTpjjKTjjpM тОлщинОЙ 12 мкм.

В конце роста слоя в реакционной камере может быть введена легирующая примесь в виде источника В Оэ.

При подаче прямого напряжения

З 3,8-5 В получается спектр излучения, состоящий из двух полос с энергией излучения в максимуме спектральной полосы Ф 1, 9 э — основной и 2, 8 эВ неосновной полосы.

Формула изобретения

1. Светоизлучающий прибор на основе гетероперехода, одна из областей

4 ) которого выполнена иэ 6ай, о т л ич а ю щ и и е я тем, что, с целью расширения диапазона излучения при одновременном уменьшении напряжения питания, другая область выполнена из s

2. Прибор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что бай легирован N.

3. Прибор по пп.1,2, о т л ич а ю шийся тем, что GaN легирован В Оэ .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев В. М. и др. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М., "Сов. радио", 55 1975, с. 1б1-267.

2. Патент США Р 3849707, кл. 357-17, опублик. 1974 (прототип).

773795

Составитль Г. Баланюк

Редактор Т. Кугоьввева Текущее

Корректор A. Гриценко

Заказ 7521/72 Тираж 844

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113,35, Москва, Ж-35, Раушская Яав., Л, 4 5

Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4