Конструкции светодиодов

Первые образцы светодиодов создавались на основеn-GaAs, p-область в котором образовалась диффузией цинка (Zn). Большое число дефектов в такой структуре возникало с одной стороны, вследствие сильного легирования n-области ( -переход) для достижения достаточного , и с другой - сильного легирования р-области (так как скорость излучательной рекомбинации пропорциональна концентрации основных носителей в р-области). Поэтому не превышало 1...2%.

Значительно большим (до 20-28%) обладают наиболее распространенные в настоящее время светодиоды, создаваемые эпитаксиальным наращиванием арсенида галлия (GaAs), легированного кремнием p-типа (Si) на п-тип GaAs. Это обусловлено тем, что в области сильно легированной кремнием через примесные уровни (переход 2, рис. 1.2.) излучаются кванты света с энергией 1,31... 1,34 эВ, меньшей ширины запрещённой зоны нелегированного арсенида галлия, что уменьшает самопоглощение при выводе излучения через n-область.

В еще лучшей степени указанные проблемы решаются применением гетеропереходов(р-n-переход, образованный из различных полупроводниковых материалов, например GaAs - , которые характеризуются различной шириной запрещённой зоны р- и n-областей - и ). Значение близкое к 1 достигается без необходимости сильного легирования использованием в качестве области излучательной рекомбинации полупроводника (GaAs) с меньшей, чем окружающей его инжектирующей области (). Соотношение обеспечивает и полное отсутствие самопоглощения в n-области при выводе излучения через неё. Образование p-n-перехода и изменение производятся изменением состава (величины хв химической формуле).

Различают два основных типа конструктивного исполнения светодиодов, обеспечивающих ввод излучения в оптические волокна малого диаметра: светодиоды с излучающей торцевой поверхностью и светодиоды с излучающей боковой гранью. В торцевых излучателях (рис. 1.3, а) излу­чающая область перехода ограничена слоем изолятора, а диаметр металлического контакта обычно составляет 15-100 мкм.Для уменьшения потерь поглощения и обеспечения плотного контакта излучающей поверхности с торцом волокна слои полупроводника, через которые проходит излучение, должны быть очень тонкими (10—15мкм).

При выводе через боковую грань (рис. 1.3, б) излучение может быть сосредоточено в относительно направленном луче, что повышает эффективность связи светодиода с волокнами, имеющими малый приемный угол.

Дата добавления: 2015-08-05