Внутренний квантовый выход
Cтраница 3
Все более широкое применение при конструировании фотоэлектрических приборов находит эффект полного внутреннего отражения. Используя многократные отражения света внутри полупроводниковой структуры, удается существенно повысить внутренний квантовый выход и тем самым улучшить характеристики фотоприемников, предназначенных для работы в ближней ИК области спектра. Условия многократного отражения в конструкциях фотодиодов достигают формированием отражающего рельефа в виде У-образных канавок на тыльной поверхности фотодиода. [31]
 |
Параметры, характеризующие излучательную рекомбинацию в соединениях AmBv ( 300 К. [32] |
Эффективность преобразования связана с квантовым выходом люминесценции. Есть два определения понятия квантового выхода. Внутренний квантовый выход определяется соотношением скоростей излучательных и безызлучательных переходов. На практике используют внешний квантовый выход, который в результате явлений внутреннего отражения, самопоглощения в материале и других оказывается значительно ниже внутреннего. Спектральный состав электролюминесценции определяется шириной запрещенной зоны и зависит от условий легирования материала. [33]
Однако значительная часть процессов рекомбинации заканчивается выделением энергии в виде элементарных квантов тепловых колебаний кристаллической решетки - ф нонов - Такие переходы электронов между энергетическими уровнями называют безызлучательными. Соотношение между излучательными и безызлучательными переходами зависит от ряда причин, в частности от структуры энергетических зон полупроводника, наличия в кристалле примесей с большой эффективностью безызлучательных захватов электронов и дырок. В светодиодах на основе других полупроводниковых материалов внутренний квантовый выход значительно ниже ( иногда составляет единицы процентов), но и при таких значениях внутреннего квантового выхода излучение светодиода оказывается достаточным для практического использования. [34]
В качестве основных полупроводниковых материалов для светодиодов применяют арсенид галлия GaAs, фосфид галлия GaP, нитрид галлия GaN, карбид кремния SiC, трехкомпонентный твердый раствор фосфида и арсенида галлия GaAsi - xPx, где O x l, и ряд других двойных и многокомпонентных полупроводниковых соединений. Использование этих материалов позволяет создать светодио-ды, работающие в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Коэффициент полезного действия рассматриваемых приборов в основном зависит от внутреннего квантового выхода т ] ф, который равен отношению числа излученных фотонов к числу рекомбинировавших пар носителей. [35]
Однако значительная часть процессов рекомбинации заканчивается выделением энергии в виде элементарных квантов тепловых колебаний кристаллической решетки - ф нонов - Такие переходы электронов между энергетическими уровнями называют безызлучательными. Соотношение между излучательными и безызлучательными переходами зависит от ряда причин, в частности от структуры энергетических зон полупроводника, наличия в кристалле примесей с большой эффективностью безызлучательных захватов электронов и дырок. В светодиодах на основе других полупроводниковых материалов внутренний квантовый выход значительно ниже ( иногда составляет единицы процентов), но и при таких значениях внутреннего квантового выхода излучение светодиода оказывается достаточным для практического использования. [36]
Энергетической характеристикой электролюминесценции является эффективность преобразования электрической энергии в энергию излучения. Эффективность преобразования зависит от квантового выхода. Различают два понятия квантового выхода. Внутренний квантовый выход определяется отношением числа фотонов, полученных в единицу времени в активной области р-и-перехода, к числу инжектированных носителей заряда. Поскольку часть излучения поглощается в материале, на практике используется внешний квантовый выход т ], который характеризуется отношением числа фотонов, выходящих из кристалла в единицу времени, к числу инжектированных через р - n - переход носителей заряда. Спектральный состав излучения определяется шириной запрещенной зоны полупроводника и расположением примесных уровней. [37]
Однако значительная часть актов рекомбинации может заканчиваться выделением энергии в виде элементарных квантов тепловых колебаний - фононов. Такие переходы электронов между энергетическими уровнями называют безызлучательными. Соотношение между излучательными и безызлучательными переходами зависит от ряда причин, в частности от структуры энергетических зон полупроводника, наличия примесей, которые могут увеличивать или уменьшать вероятность излучательных переходов. Из освоенных в настоящее время полупроводниковых материалов наилучшими с точки зрения внутреннего квантового выхода являются соединения GaAsi - P при х О. [38]
На рис. 5.26 схематически показан вид СИД простейшей конструкции. Излучение, возникшее в р-п переходе, может выйти через лицевую грань в воздух только в том случае, если sinq l / / i, где п - показа - - тель преломления вещества, ф - угол падения. В противном случае лучи света испытывают полное внутреннее отражение от поверхности кристалла, после чего они поглощаются в материале базы или на яиж-нем омическом переходе. В результате КПД таких источников не превышает 2 - 4 %, даже если внутренний квантовый выход близок к единице. [39]
Страницы: 1 2 3