materiali per l’optoelettronica docente: mauro mosca ( ricevimento: alla fine della lezione o per...
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Materiali per l’optoelettronicaMateriali per l’optoelettronica
Docente: Mauro MoscaDocente: Mauro Mosca
(www.dieet.unipa.it/tfl)(www.dieet.unipa.it/tfl)
Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento
Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM)
A.A. 2014-15A.A. 2014-15
Tabella periodica: III-V gruppoTabella periodica: III-V gruppo
Dal GaAs al GaAsPDal GaAs al GaAsP
GaAs 870 nm
GaAsP ~3,6% mismatching reticolare
dislocazionisoluzione:buffer layer
Sistemi GaAs, GaAsP, GaPSistemi GaAs, GaAsP, GaP
Gap diretta e indiretta: ricombinazioneGap diretta e indiretta: ricombinazione
the transition must conserve the TOTAL wave vector of the system!
photon wavevector: 2
electron wave vector: between -a e +/a
≈ 0.5×10-6 m
a≈ 10-10 m
2aa phonon must
be createdor annihilated
Gap diretta e indiretta: ricombinazioneGap diretta e indiretta: ricombinazione
Impurità come centri di ricombinazioneImpurità come centri di ricombinazione
k spread enough (-/a; + /a) to allow a significant number of transitions without phonon assistance
Transizioni sistema GaAsPTransizioni sistema GaAsP
Sistema GaAsP:NSistema GaAsP:N
Sistema GaAsP:NSistema GaAsP:N
Sistema GaAsP:NSistema GaAsP:N
Diagramma energia vs. parametro di magliaDiagramma energia vs. parametro di maglia
Sistema AlGaAs/GaAsSistema AlGaAs/GaAs
Diagrammi a bande AlGaAs/GaAsDiagrammi a bande AlGaAs/GaAs
problemi di affidabilità e degrado (ossidazione e idrolisi)- packaging- lower content of Al- lower layer thickness
Sistema AlGaInP/GaAsSistema AlGaInP/GaAs
Bandgap sistema AlGaInPBandgap sistema AlGaInP
Linee di costante parametro di maglia e Linee di costante parametro di maglia e lunghezza d’onda di emissione (AlGaInP)lunghezza d’onda di emissione (AlGaInP)
Sistema AlGaInNSistema AlGaInN
difficile da crescere(In tende a evaporare dalla superficie)
DislocazioniDislocazioni
107-109 cm-2
Efficienza luminosa di LED visibiliEfficienza luminosa di LED visibili
Efficienza luminosa di LED visibiliEfficienza luminosa di LED visibili
alta sensibilitàdell’occhio umano
(lumen…)
Flusso luminoso e prezzi di LEDFlusso luminoso e prezzi di LED
LED basati su diversi sistemi materialiLED basati su diversi sistemi materiali
più difficili da crescere (alta % di In)
Sistema AlGaInN (con fattore di bowing)Sistema AlGaInN (con fattore di bowing)
Polarizzazione spontanea e Polarizzazione spontanea e piezoelettrica nei nitruripiezoelettrica nei nitruri
Polarizzazione spontanea e Polarizzazione spontanea e piezoelettrica nei nitruripiezoelettrica nei nitruri
Regione attiva sottile e spessaRegione attiva sottile e spessa
polarizzazione schermata da: a) forte drogaggio regione attiva
b) alta iniezione di corrente
blue shift
Contatti ohmici ed effetti di polarizzazioneContatti ohmici ed effetti di polarizzazione
p-type GaN
InGaN thin cap
tunneling di lacune
tensione di soglia più bassa
Drogaggio Drogaggio pp del GaN del GaN
low doping activation (Mg)
l’idrogeno fornisce gli elettroni agli accettori
Dislocazioni nel GaNDislocazioni nel GaN
corindonewurtzite
GaN
Dislocazioni cariche negativamenteDislocazioni cariche negativamente
+
Ricombinazione nelle dislocazioniRicombinazione nelle dislocazioni
centri di ricombinazione!(non radiativi)
Why high recombination efficiency?Why high recombination efficiency?States outside the bandgapStates outside the bandgap
Why high recombination efficiency?Why high recombination efficiency?Cluster di InCluster di In
Efficienza radiativa e pitch densityEfficienza radiativa e pitch density