4. Описать методику определения ширины запрещённой зоны, используемую в работе.
5. Чем обусловлено расхождение экспериментального и теоретического значений ширины запрещённой зоны GaAs при комнатной температуре?
6. Почему край собственного поглощения в Si менее резкий чем в GaAs?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.
СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ ДИОДОВ.
1. Цель работы.
Цель: Ознакомиться с основными спектральными параметрами излучения полупроводниковых диодов. Определить максимум спектра излучения, степень монохроматичности излучения и ширину запрещённой зоны активной области. Усвоить методику проведения спектрального эксперимента.
2 Полупроводниковые светодиоды.
Светодиодом называется оптоэлектронный полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в энергию некогерентного электромагнитного излучения в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра. В основе действия полупроводниковых светодиодов лежит электролюминесценция.
Люминесценцией называется излучение, избыточное над тепловым при данной температуре и продолжающееся после прекращения возбуждения в течение времени, которое значительно превышает период световых колебаний.
В зависимости от способа возбуждения различают: 1)фотолюминесценцию; 2)электролюминесценцию;3)катодолюминесценцию;4)хемилюминесценцию и др.
Электролюминесценция – это люминесценция, возбуждаемая внешним электрическим полем. Наиболее эффективным методом электрического возбуждения является инжекция неосновных носителей заряда через р-n переход при приложении к нему напряжения U в прямом направлении. Такая люминесценция называется инжекционной. При смещении р-n перехода в прямом направлении потенциальный барьер снижается на eU, электроны из n-области инжектируются в р-область, а дырки – в n-область.
Инжектированные через р-n переход неосновные носители заряда диффундируют в глубь материала. За счёт процессов рекомбинации их концентрация убывает по мере удаления от области объёмного заряда. Расстояние, на котором их концентрация уменьшиться в e раз, равно диффузионной длине.
Таким образом, глубина проникновения электронов в р-область равна их диффузионной длине Ln в р-материале, а глубина проникновения дырок в n-область - диффузионной длине Lp в n-материале.
Рис.2.1. Квазиуровень Ферми в р-п переходе при прямом смещении.
За счёт инжекции неосновных носителей заряда через р-n переход в n- и р-областях будет создано неравновесное распределение носителей. Это распределение можно охарактеризовать с помощью квазиуровней Ферми. Это означает, что уровень Ферми будет расщепляться на два квазиуровня отдельно для электронов Fn* и дырок Fp* (рис.2.1.). Энергетическое расстояние между квазиуровнями Ферми (Fn*- Fp*) вблизи области объёмного заряда определяется напряжением, приложенным непосредственно к р-n переходу равно eU (за вычетом омических потерь).
Концентрация инжектированных неосновных носителей заряда не может превышать концентрацию этих же носителей в эмиттере, где они являются основными. По этой причине для получения инверсии населённостей путём инжекции неосновных носителей заряда через р-n переход необходимо, чтобы как минимум одна из областей была вырождена.
Характеристики светодиодов и инжекционных лазеров существенно улучшаются при применении гетеропереходов. Гетеропереход представляет собой контакт на атомном уровне двух различных по химическому составу полупроводников в одном монокристалле. В гетеропереходах помимо управления концентрацией и типом носителей заряда путём легирования появляется возможность управлять такими важными параметрами материала, как ширина запрещённой зоны и показатель преломления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.