Министерство образования Республики БеларусьУчреждение образования
«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
Физическийфакультет
Кафедрафизики твёрдого тела
Квантовыйвыход светочувствительных структур полупроводник-металл-диэлектрик
Курсоваяработа по специализации «Физика твёрдого тела»
специальностиФизика (научно-педагогическая деятельность)
Брест, 2010г
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯК.П.Д. СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПОЛУПРОВОДНИК-МЕТАЛЛ
2. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
3. РЕФЕРАТ ОПИСАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
4. СОВРЕМЕННЫЕ СВЕТОДИОДЫ
5. КАК УСТРОЕН И РАБОТАЕТ СВЕТОДИОД
6. ПОЛУЧЕНИЕ ГОЛУБЫХ СВЕТОДИОДОВ
7. ПОЛУЧЕНИЕ БЕЛОГО СВЕТА С ПОМОЩЬЮ СВЕТОДИОДОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Материал – один из видоввещества, идущего на изготовление изделий. Одно из требований к нему –стабильность, сохранение внутреннего строения в процессе длительнойэксплуатации, что присуще только твердому агрегатному состоянию. Припереработке материала в изделия (резание, диффузия, окисление, нанесениепокрытий и т.д.), когда воздействуют, в основном, на поверхностные слои, материалыне должны изменять внутреннего строения. Однако стабильность относительна,изменчивость же – абсолютна. Последняя проявляется как зависимость от внешнихвоздействий, основные из которых: изменение температуры – тепловое движениеатомов и частиц; движение электронов, ионов и целых групп атомов под действиемполей; диффузия – все ее виды; структурные дефекты и неоднородность самогоматериала. Отсюда и условность терминов и классификаций. Даже общепринятоеразделение материалов на проводники, полупроводники и диэлектрики весьмаотносительно. Так при очень низких температурах разница между полупроводникамии диэлектриками стирается, а при повышенных температурах полупроводникистановятся хорошими проводниками. Кроме того, есть вещества, занимающие промежуточноеположение между этими типами материалов, что предоставляет широкий выбор дляинженерного творчества.
Способ определения к.п.д.светочувствительных систем полупроводник-металл
Предлагаемый способопределения к.п.д. светочувствительных систем полупроводник-металл может найтипрактическое применение в фотолитографии, оптотехнике системполупроводник-металл, при определении к.п.д. фотокатодов.
При облучении системыполупроводник-металл фотоактивным светом происходит диффузия ионов металла изметаллического слоя в слой полупроводника. Для количественной оценкифотохимических превращений, происходящих в системе полупроводник-металл,необходимо определить квантовый выход частиц (ионов) металла в полупроводник,т.е. к.п.д. светочувствительной системы.
К.П.Д. (квантовый выход)является важной характеристикой фотохимической реакции. Он характеризуетсоотношение числа прореагировавших и поглотивших свет молекул (атомов).
Удельное сопротивлениетонких (50-300Å) слоев металла зависит от их толщины. На этом базируетсяметод определения квантового выхода частиц металла в полупроводник. В нем поэкспериментальной зависимости удельного сопротивления от толщины металлическогослоя определялась толщина слоя Ag,растворенного в As2S3 под действием фотоактивного света. Основнымнедостатком предложенного способа является экспоненциальная зависимостьудельного сопротивления от толщины слоя, что сопряжено с большимипогрешностями.
Особенность предлагаемогоспособа состоит в регистрации изменения сопротивления металлического слоясистемы полупроводник-диэлектрик под действием падающего излучения.
Фотохимическая реакцияможет быть охарактеризована несколькими квантовыми выходами: первичным и общим,связанным с выходом продуктов. Практически трудно, а иногда вообще невозможно,определить концентрацию частиц (следовательно, и квантовый выход), образующихсяв первичном процессе. Вместе с тем легко определить концентрацию конечныхпродуктов, образующихся в результате вторичных реакций. При этом общийквантовый выход определяется соотношением:
/>, (1)
где N — число образовавшихся под действиемпоглощенных фотонов молекул или ионов, n — число квантов света, поглощенных исходным веществом.
Т.е., под квантовымвыходом (к.п.д.) частиц (ионов) металла в слой полупроводника прифотохимических превращениях в системе полупроводник-металл подразумеваетсяотношение числа ионов металла N,диффундировавших в слой полупроводника под действием света, к числу поглощенныхсистемой квантов света n.Число квантов света n, поглощенныхсистемой полупроводник-металл на данной длине волны, определяется с помощьюкалиброванного фотоприемника по поглощенной системой полупроводник-металлэнергии, которая рассчитывается по величине падающей энергии за вычетомотраженной и прошедшей энергий.
Т.е., определение ηсводится к определению N. Дляизмерения квантового выхода частиц (атомов, ионов) из металлического слоя вслой полупроводника предлагается способ контроля количества металла,растворенного в полупроводнике при облучении, не требующий измерения толщиныметаллического слоя. Толщина металлического слоя выбирается заведомо большой,чтобы он обладал физико-химическими свойствами, близкими к свойствам массивногометаллического образца. Кроме того, точность определения числа частиц металла,диффундировавших в полупроводник, определяется лишь точностью измерениясопротивления, длины и ширины металлического слоя, которые можно выполнить свысокой точностью.
До облучения системыфотоактивным светом сопротивление металлической змейки 3 (фиг.)
/>
Фиг. 1. Схемасветочувствительной системы полупроводник-металл на диэлектрической подложке
/> , (2)
где ρ — удельноесопротивление металла, B — общая длина металлической полоски, D — ширина, Н – толщина полоски.
При облучении системыполупроводник-металл происходит диффузия ионов металла из металлического слоя 3в слой полупроводника 2. Экспериментально обнаружено, что проводимость чистогои легированного частицами металла полупроводника значительно ниже проводимостиоставшегося металлического слоя. Легко показать, что сопротивлениеметаллического слоя после облучения системы
/> , (3)
где h – эффективная глубина облучаемогоучастка; H, b — толщина металлического слоя и длина облучаемого участка.Эффективная глубина h – это глубинаметаллического слоя, на которой образовались непроводящие продукты реакции. Какследует из выражений (2) и (3),
/>. (4)
В свою очередь, числоионов металла, диффундировавших из области облучаемого участка в полупроводник,
/>, (5)
где d, μ — плотность и молекулярныйвес металла соответственно. Как следует из выражения (5), значение N явно не зависит от эффективнойглубины h и поэтому отпадает необходимость вее определении.
Технико-экономическиепреимущества предлагаемого способа в сравнении с прототипом заключаются вповышении точности измерений, экономии энергетических и временных затрат,необходимых для реализации способа, обусловленной простотой измерений сопротивления,отсутствием необходимости определения толщины и удельного сопротивленияметаллического слоя, уменьшением числа операций обработки результатов.
Формула изобретения
Способ определения к.п.д.светочувствительных систем полупроводник-металл, включающий последовательноенанесение напылением на диэлектрическую подложку через трафарет слоя металла (ввиде змейки) толщиной 200 нм, слоя дийодида олова толщиной 50 – 150 нм,экспонирование ультрафиолетовым или видимым светом, измерение энергии,поглощенной системой, измерение сопротивления металлического слоя (змейки),отличающийся тем, что число ионов металла, диффундировавших из облучаемогоучастка в полупроводник, определяют по изменению сопротивления металлическогослоя в процессе облучения.
Реферат описанияизобретения
Предлагаемый способопределения к.п.д. светочувствительных систем полупроводник-металл может найтипрактическое применение в фотолитографии, оптотехнике системполупроводник-металл, при определении к.п.д. фотокатодов.
Предлагается способ определенияк.п.д. светочувствительных систем полупроводник-металл, включающийпоследовательное нанесение напылением на диэлектрическую подложку черезтрафарет слоя металла (в виде змейки), слоя дийодида олова, экспонированиеультрафиолетовым или видимым светом, измерение энергии, поглощенной системой,измерение сопротивления металлического слоя (змейки), отличающийся тем, чточисло ионов металла, диффундировавших из облучаемого участка в полупроводник,определяют по изменению сопротивления металлического слоя в процессе облучения.
Современные светодиоды
В последние годы мы сталисвидетелями стремительного развития и революционного совершенствованиясветодиодов (сокращенно ОИД — светоизлучающие диоды, в английском варианте LED— light emitting diodes) — твердотельных полупроводниковых источников света.Еще недавно светодиоды были всего лишь устройствами индикации, а сегодня этоуже высокоэффективные источники света, которые в ближайшие 10-15 лет преобразятмир искусственного освещения и полностью заменят лампы накаливания.
Чтобы понять, почемусветодиодам пророчат большое будущее, рассмотрим подробнее их устройство,историю создания и развития. В 1907 году английский инженер Раунд, трудившийсяво всемирно известной лаборатории Маркони, случайно заметил, что у работающегодетектора вокруг точечного контакта возникает свечение. Всерьез жезаинтересовался этим физическим явлением и попытался найти ему практическоеприменение «непостижимо талантливый русский» Олег Владимирович Лосев.
Обнаружив в 1922 году вовремя своих ночных радиовахт свечение кристаллического детектора, этот, тогдаеще 18-летний, радиолюбитель не ограничился констатацией «странного» факта, анезамедлительно перешел к оригинальным экспериментам. Стремясь получитьустойчивую генерацию кристалла, он пропускал через точечный контакт диодногодетектора ток от батарейки. То есть имел дело не с чем иным, как с прототипомполупроводникового прибора, названного впоследствии светодиодом. Весь мирзаговорил об «эффекте Лосева», на практическое применение которого изобретательуспел получить (до своей гибели на войне в 1942 г.) четыре патента.
С 1951 года центр поразработке «полупроводниковых лампочек», действующих на основе «эффектаЛосева», переместился в Америку, где его возглавил К. Леховец (США). Висследовании проблем, связанных со светодиодами, принял самое деятельноеучастие и «отец транзисторов» физик В. Шокли.
Вскоре выяснилось, чтогерманий (Ge) и кремний (Si), на основе которых делаются полупроводниковыетриоды (транзисторы), бесперспективны для светодиодов из-за слишком большой«работы выхода» и, соответственно, слабого испускания фотонов на р-п-переходе.Успех же сопутствовал монокристаллам из сложных композитных полупроводников:соединений галлия (Ga), арсеникума (мышьяка — As), фосфора (Р), индия (In),алюминия (Al), других элементов периодической системы Менделеева.
Однако реализованы напрактике эти идеи были лишь в 60-70-е годы, после обнаружения эффективнойлюминесценции полупроводниковых соединений типа (GaP) и арсенида (GaAs) галлияи их твердых растворов. В итоге на их основе были созданы светодиоды и такимобразом заложен фундамент новой отрасли техники — оптоэлектроники.
Первые имеющиепромышленное значение светодиоды были созданы в 60-е годы на основе структурGaAsP/GaP Ником Холоньяком (США) c красным и желто-зеленым свечением. Внешнийквантовый выход был не более 0,1%. Длина волны излучения этих приборовнаходилась в пределах 500-600 нм — области наивысшей чувствительностичеловеческого глаза, — поэтому яркость их желто-зеленого излучения быладостаточной для целей индикации. Световая отдача светодиодов при этомсоставляла приблизительно 1-2 лм/Вт.
Термины, используемые дляхарактеристики светодиодов
Квантовый выход — эточисло излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочнуюпару. Различают внутренний и внешний квантовый выход. Внутренний — в самомp-n-переходе, внешний — для прибора в целом (ведь свет может теряться «подороге» — поглощаться, рассеиваться). Внутренний квантовый выход для «хороших»кристаллов с мощным тепло-отводом достигает почти 100%, рекорд внешнегоквантового выхода для красных светодиодов составляет 55%, а для синих — 35%.
Внешний квантовый выход —одна из основных характеристик эффективности светодиода.
Светоотдача — количествоизлучаемых люменов на единицу потребляемой мощности люмен/ватт (лм/Вт). Этотпараметр показывает, сколько энергии, поступающей на светодиод превращается всвет, а сколько в тепло. Чем выше этот параметр, тем лучше.
Световой поток —величина, характеризующая количество излучаемого (поглощаемого или отраженного)света. Световой поток представляет собой мощность излучения, оцененную спозиции его воздействия на зрительный аппарат человека. Единица световогопотока — люмен (лм).
Как устроен и работаетсветодиод?
Прежде всего, светодиод —полупроводниковый прибор с электронно-дырочным p-n-переходом или контактом«металл — полупроводник», генерирующий (при прохождении через негоэлектрического тока) оптическое (видимое) излучение. Напомним, что p-n-переход— это «кирпичик» полупроводниковой электронной техники, представляющийсоединенные вместе два куска полупроводника с разными типами проводимости (одинс избытком электронов — «n-тип», второй с избытком дырок — «p-тип»). Если кp-n-переходу приложить «прямое смещение», то есть подсоединить источникэлектрического тока плюсом к p-части, то через него потечет ток.
Нас интересует то, чтопроисходит после того, как через прямо смещенный p-n-переход пошел ток, аименно момент рекомбинации (соединение) носителей электрического заряда —электронов и дырок, когда имеющие отрицательный заряд электроны «находятпристанище» в положительно заряженных ионах кристаллической решеткиполупроводника. Оказывается, что такая рекомбинация может быть излучательной,при этом в момент встречи электрона и дырки выделяется энергия в виде излучениякванта света — фотона.
Но не всякий p-n-переходизлучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной областисветодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона.Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пардолжна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать малодефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия втой или иной степени противоречат друг другу.
Реально, чтобы соблюстиоба условия, одного р-nперехода в кристалле оказывается недостаточно и приходится изготавливатьмногослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры.
Самая распространеннаяконструкция светодиода — традиционный 5-миллиметровый корпус (рис. 1). Конечно,это не единственный вариант «упаковки» кристалла.
/>
Светодиод имеет двавывода — анод и катод. На катоде расположен алюминиевый параболическийрефлектор (отражатель). Внешне он выглядит, как чашеобразное углубление, на днокоторого помещен светоизлучающий кристалл. Активный элемент — полупроводниковыймонокристалл — в большинстве современных светодиодов используется в виде кубика(чипа) размерами 0,3x0,3x0,25 мм, содержащего р-n или гетеропереход и омическиеконтакты. Кристалл соединен с анодом при помощи перемычки из золотой проволоки.Оптически прозрачный полимерный корпус, являющийся одновременно фокусирующейлинзой вместе с рефлектором, определяет угол излучения (диаграммунаправленности) светодиода.
Что касается яркостисветодиода, то для нее далеко не безразлична и оптическая прозрачностьn-области (сверхтонкие пленки полупроводников вполне прозрачны). Ну а цвет(частота) излучения, имея четкую функциональную связь с энергией испускаемыхфотонов, зависит от материалов полупроводниковых р-п-переходов. В частности,чистый монокристалл GaAs дает инфракрасный луч, небольшая добавка А1 и/или Рменяет цвет излучения на красный. Зеленый свет испускает GaP. Использование жер-п-перехода на основе композиции AlInGaP позволяет получать желтое илиоранжевое излучение.
Работая, одиночныйсветодиод потребляет очень небольшую энергию: при напряжении 2-4 В и токе 10-30мА электрическая мощность варьируется от 20 до 120 мВт. При КПД в 5-25% в видесвета излучается 1-30 мВт (сила света 1-30 кд). Для сравнения — миниатюрнаялампа накаливания работает при напряжении около 12 В и токе 50-100 мА.
В отличие от лампнакаливания светодиоды излучают свет в относительно узкой полосе спектра,ширина которой составляет 20-50 нм. Они занимают промежуточное положение междулазерами, свет которых монохроматичен (излучение со строго определенной длинойволны), и лампами различных типов, излучающих белый свет (смесь излученийразличных спектров). Иногда такое «узкополосное» излучение называют«квазимонохроматическим». Как источники «цветного» света светодиоды давнообогнали лампы накаливания со светофильтрами. Так, световая отдача лампы накаливанияс красным светофильтром составляет всего 3 лм/Вт, в то время как красныесветодиоды сегодня дают 30 лм/Вт и более. Например, новейшие приборы Luxeonпроизводства американской компании Lumileds (совместное предприятие AgilentTechnologies и Philips Lighting) обеспечивают 50 лм/Вт для красной и даже 65лм/Вт для оранжево-красной части спектра. Впрочем, и это не рекорд — дляжелто-оранжевых светодиодов планка 100 лм/Вт уже взята.
Получение голубыхсветодиодов
Долгое время развитиесветодиодов сдерживалось отсутствием приборов, излучающих в синем диапазоне.Трудности по изготовлению голубых светодиодов пришлось преодолевать «всеммиром». Голубые светодиоды можно получить на основе полупроводников с большойшириной запрещенной зоны — карбида кремния, соединений элементов II и IV группыили нитридов элементов III группы (помните таблицу Менделеева?).
У светодиодов на основеSiC оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения — то есть числоизлученных квантов на одну рекомбинировавшую пару. У светодиодов на основетвердых растворов селенида цинка ZnSe квантовый выход был выше, но ониперегревались из-за большого сопротивления и служили недолго. Оставаласьнадежда на нитриды. Нитрид галлия GaN плавится при 2000 °С, при этомравновесное давление паров азота составляет 40 атмосфер; ясно, что раститьтакие кристаллы непросто. Аналогичные соединения — нитрилы алюминия и индия —тоже полупроводники. Их соединения образуют тройные твердые растворы с ширинойзапрещенной зоны, зависящей от состава, который можно подобрать так, чтобыгенерировать свет нужной длины волны, в том числе и синий. Но возниклитрудности в синтезе и легировании этих материалов (обычно их получают в видеэпитаксиальных пленок). Для выращивания пленок используют два технологических подхода:метод молекулярнолучевой эпитаксии (МВЕ — Molecular Beam Epitaxy) в условияхсверхвысокого вакуума и метод осаждения пленок из металлоорганическихсоединений (MOCVD — Metalorganic Chemical Vapor Deposition). Принципиальноважно при этом обеспечить совпадение периодов кристаллических решетокпоследовательных слоев с различным химическим составом, чтобы границы междусоседними слоями не содержали дефектов и были резкими. Проблему не удавалосьрешить до конца 80-х годов.
Первым, еще в 70-х годах,голубой светодиод на основе пленок нитрида галлия на сапфировой подложкеудалось получить профессору Жаку Панкову (Якову Исаевичу Панчечникову) из фирмыIBM (США). Квантовый выход был достаточен для практики (доли %), но срок ихслужбы был ограничен. В р-области p-n-перехода концентрация дырок была мала, исопротивление диодов оказалось слишком большим, они довольно быстроперегревались и выходили из строя. Работы Панкова в то время руководство фирмыIBM не поддержало.
В начале 80-х годов Г. В.Сапарин и М. В. Чукичев в Московском государственном университете им. М. В.Ломоносова обнаружили, что после действия электронного пучка образец GaN,легированный Zn, локально становится ярким люминофором. Были предложеныустройства оптической памяти с пространственным разрешением 1-10 мкм. Нопричину яркого свечения — активацию акцепторов Zn под влиянием пучка электронов— тогда понять не удалось.
Эту причину раскрыли И.Акасаки и Х. Амано из Нагойского университета. Дело оказалось в том, чтопримесные атомы Zn при росте кристалла реагировали с неизбежно присутствующимиатомами водорода, образовывали нейтральный комплекс Zn-H+ и переставалиработать акцепторами. Обработка электронным пучком разрушала связи Zn-H+ ивозвращала атомам Zn акцепторную роль. Поняв это, японские ученые сделалипринципиальный шаг в создании p-n-переходов из GaN. Для аналогичного акцептора,Mg, было показано, что обработкой сканирующим электронным пучком можно р-слойGaN с примесью Mg сделать ярко люминесцирующим, имеющим большую концентрациюдырок, которая необходима для эффективной инжекции дырок в p-n-переход. Авторызаявили патент на эффективное легирование GaN р-типа.
Однако разработчикисветодиодов не обратили должного внимания на их публикации.
А прорыв в изготовленииголубых светодиодов совершил С. Накамура из фирмы Nichia Chemical. 29 ноября1993 года, когда компания Nichia Chemical Industries объявила, что завершиларазработку голубых светодиодов на основе GaN и планирует приступить к ихмассовому производству, общая реакция компаний, производящих оптоэлектронныеприборы и компоненты была: «кто?». Лишь немногие, даже в Японии, когда-либослышали о Nichia — эта компания никогда не значилась среди зарегистрированных воптоэлектронной промышленности. И мало кто обратил внимание на пару статей, опубликованныхнезадолго до этого С. Накамурой, молодым исследователем из Nichia.
Накамура начал работу надсозданием сине-зеленых светодиодов. Зная, что главной проблемой являетсяполучение подходящих материалов, а хорошим методом их выращивания — MOCVD (MetalorganicChemical Vapor Deposition) — метод осаждения пленок из металлоорганическихсоединений.
Первый коммерческий синийсветодиод был сделан Накамурой в начале 1994 года на основе гетероструктурыInGaN/AlGaN с активным слоем InGaN, легированным Zn.
Выходная мощностьсоставляла 3 мВт при прямом токе 20 мА с квантовым выходом (отношением числаинжектированных электронов к числу образовавшихся фотонов) 5,4% на длине волныизлучения 450 нм. Вскоре после этого за счет увеличения концентрации In вактивном слое был изготовлен зеленый светодиод, излучавший с силой света 2 кд.Он состоит из 3-нанометрового активного слоя In0,2Ga0,8N, заключенного междуслоями p-AlGaN и n-GaN, выращенными на сапфире. Такой тонкий слой InGaN сводитк минимуму влияния рассогласования решеток: упругое напряжение в слое можетбыть снято без образования дислокаций и качество кристалла остается высоким.Здесь слой InGaN образует одиночную квантовую яму, в которой локализованыэлектроны и дырки, поступающие из окружающего материала. Из-запространственного ограничения движения носителей тока происходит эффективнаяизлучательная рекомбинация. Скорость рекомбинации зависит от содержания In вактивном слое и энергии квантованных состояний, которые, в свою очередь,зависят от толщины квантовой ямы и энергетического барьера между слоем InGaN иокружающим материалом, а изменение толщины дает возможность дополнительноуправлять длиной волны излучения. В 1995 году при еще меньшей толщине слояInGaN и более высоком содержании In удалось повысить силу света до 10 кд надлине волны 520 нм, а квантовую эффективность до 6,3%, причем время жизнисветодиодов составляло 5х104ч (измеренное), а по теоретическим оценкам — более106 ч (около 150 лет!).
Получение белого света спомощью светодиодов
На сегодняшний моментсуществует три способа получение белого света с помощью светодиодов: смешиваниев определенной пропорции излучения красного, зеленого и синего светодиодов. Приэтом могут быть использованы как отдельные светодиоды разных цветов, так и3-кристальные светодиоды, объединяющие кристаллы красного, синего и зеленогосвечения в одном корпусе. На рис. 2 показано получение белого света путемсмешивания в определенной пропорции излучения красного, зеленого и синегосветодиодов.
/>
Основой более дешевого ираспространенного способа получения светодиода белого света являетсяполупроводниковый кристалл структуры InGaN, излучающий на длине волны 460-470нм (синий цвет) и нанесенный сверху на поверхность кристалла люминофор наоснове YAG (иттрий-гадолиниевых гранатов, активизированный Се3+), излучающий вшироком диапазоне видимого спектра и имеющий максимум в его желтой частиспектра.
На рис. 3 показанополучение белого света с помощью кристалла синего светодиода и нанесенного нанего слоя желтого люминофора.
Человеческий глазкомбинацию такого рода воспринимает как белый цвет. Такие светодиоды намногодешевле 3-кристальных, обладают хорошей цветопередачей, а по светоотдаче (до 30лм/Вт) они уже обогнали лампы накаливания (7-10 лм/Вт).
/>
/>
На рис. 4 показаностроение 5-миллиметрового светодиода, излучающего белый свет.
Еще один метод получениябелого света — возбуждение 3-слойного люминофора светодиодом ультрафиолетовогоспектра (УФ-СИД).
На рис. 5 показанополучение белого света с помощью ультрафиолетового светодиода и RGB-люминофора.
У каждого способа естьсвои достоинства и недостатки. Технология RGB в принципе позволяет не толькополучить белый цвет, но и перемещаться по цветовой диаграмме при изменении токачерез разные светодиоды. Этим процессом можно управлять вручную или посредствомпрограммы, можно также получать различные цветовые температуры. ПоэтомуRGB-матрицы широко используются в светодинамических системах. Кроме того,большое количество светодиодов в матрице обеспечивает высокий суммарныйсветовой поток и большую осевую силу света. Но световое пятно из-за аберрацийоптической системы имеет неодинаковый цвет в центре и по краям, а главное,из-за неравномерного отвода тепла с краев матрицы и из ее середины светодиодынагреваются по-разному, и, соответственно, по-разному изменяется их цвет впроцессе старения — суммарные цветовая температура и цвет «плывут» за времяэксплуатации. Это неприятное явление достаточно сложно и дорогоскомпенсировать.
/>
Белые светодиоды слюминофорами существенно дешевле, чем светодиодные RGB-матрицы (в пересчете наединицу светового потока), и позволяют получить хороший белый цвет. И для них впринципе не проблема попасть в точку с координатами (0,33; 0,33) на цветовойдиаграмме МКО. Недостатки же таковы: во-первых, у них меньше, чем у RGB-матриц,светоотдача из-за преобразования света в слое люминофора; во-вторых, достаточнотрудно точно проконтролировать равномерность нанесения люминофора втехнологическом процессе и, следовательно, цветовую температуру; и, наконец,в-третьих — люминофор тоже стареет, причем быстрее, чем сам светодиод.
Промышленность на данныймомент выпускает как светодиоды с люминофором, так и RGB-матрицы — у них разныеобласти применения.
Как уже упоминалось,строение светодиода не ограничивается стандартным 5-мм корпусом и определяетсямощностью излучения и прямым током, проходящим через диод. Световой поток,излучаемый светодиодом, напрямую зависит от прямого тока, протекающего черезсветодиод. Чем больше ток, тем ярче светит светодиод. Это связано с тем, чточем больше ток, тем больше электронов и дырок поступают в зону рекомбинации вединицу времени. Но ток нельзя увеличивать до бесконечности. Из-за внутреннегосопротивления полупроводника и p-n-перехо-да диод перегреется и выйдет из строя.
Заключение
В данной курсовой работерассмотрен способ определения к.п.д. светочувствительных системполупроводник-металл. Особенность предлагаемого способа состоит в регистрацииизменения сопротивления металлического слоя системы полупроводник-диэлектрикпод действием падающего излучения.
Одной из важныххарактеристик фотохимической реакции является К.П.Д. (квантовый выход). Онхарактеризует соотношение числа прореагировавших и поглотивших свет молекул(атомов).
Предлагаемый способопределения к.п.д. светочувствительных систем полупроводник-металл может найтипрактическое применение в фотолитографии, оптотехнике системполупроводник-металл, при определении к.п.д. фотокатодов.
Список использованнойлитературы
1) Костышин М.Т., Михайловская Е.В.,Романенко П.Ф. Об эффекте фотографической чувствительности тонкихполупроводниковых слоев, находящихся на металлических подложках.- ФТТ, 1966, 8, 4, 571-572.
2) Migration of silver andgold in amorphous As2S3 / A. Buroff, E. Nebauer, P.Süptitz, I.Willert.-Phys. status solidi A, 1977, 40, 1, 195-198.
3) Костко В.С., Костко О.В.,Маковецкий Г.И., Янушкевич К.И Светочувствительность тонкопленочной структурыSnI2-Sn-стекло и фазовый состав структуры SnI2-Cd-стекло// Весці Акад. навукБеларусі, Сер. фіз.-мат. навук.- 2001.- №1.- С.103-106.
4) Goldschmidt D., RudmanP.S. The kinetics of photodissolution of Ag in amorphous As2S3 films.- J. Non-cryst. solids, 1976, 22, 2,229-243.
5) Способ нанесения рельефногоизображения на диэлектрическую подложку: пат. 8800 Респ. Беларусь, G 03 C/В.С.Костко, О.В.Костко; заявитель Брестск. гос. ун-т.- № а 20031065; заявл.19.11.03; опубл. 30.07.05// Афіцыйны бюл./ Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці.
6) Теренин А.Н. Фотоника молекулкрасителей и родственных органических соединений. Л.: Наука, 1967. 616.
7) Калверт Дж., Питтс Дж. Фотохимия.М.: Мир, 1968. 672.
8) Стефанович Г.Б. Фазовый переход металл-полупроводникв структурно разупорядоченной двуокиси ванадия. Дис. на соис. канд. физ.-мат.наук. Петрозаводск, 1986. 185 с. [10] Chudnovskii F.A., Stefanovich G.B. // J. Solid State Chem. 1992. V. 98. P. 137145.
9) Мокеров В.Г. и др. // ФТТ. 1976. Т. 18. № 7. C. 1801-1805.
10) В.И. Смирнов. Физико-химическиеосновы технологии электронных средств. Учебное пособие. Ульяновск. 2005.