ОСОБЛИВОСТІ СПЕКТРІВ ВИПРОМІНЮВАННЯ ВИХІДНИХ ТА ОПРОМІНЕНИХ ЕЛЕКТРОНАМИ УФ СД InGaN

Роман Вернидуб; Тетяна Мосюк; Ігор Петренко; Олександр Радкевич; Дмитро Стратілат; Володимир Тартачник

doi:10.31392/iscs.2023.23.057

Автор(и)

Роман Вернидуб 1Drahomanov Ukrainian State University, Kyiv, Ukraine, Україна https://orcid.org/0000-0002-1783-965X
Тетяна Мосюк Drahomanov Ukrainian State University, Kyiv, Ukraine, Україна https://orcid.org/0009-0007-0759-3469
Ігор Петренко Institute of Nuclear Research of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, Україна https://orcid.org/0009-0006-4111-1489
Олександр Радкевич Research Institute of Microdevices of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, Україна
Дмитро Стратілат Institute of Nuclear Research of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, Україна https://orcid.org/0000-0003-4682-4569
Володимир Тартачник Institute of Nuclear Research of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, Україна https://orcid.org/0000-0002-6550-458X

DOI:

https://doi.org/10.31392/iscs.2023.23.057

Ключові слова:

InGaN, світлодіод, вольт-амперні характеристики, опромінення електронами

Анотація

Досліджувались світлодіоди (СД), вирощені на основі твердих розчинів In_xGa_1-_xN (х≤0,1). Виявлено, що спектр випромінювання досліджуваних зразків при 300К складається з трьох смуг з λ_1мах=370 нм (УФ), λ_2мах=550 нм (жовтої) та λ_3мах=770 нм (червоної). Перша з них виникає внаслідок рекомбінаційних переходів у квантових ямах (КЯ); дві інші – дефектного походження.

Результат оцінки температури p-n-переходу у режимі номінального робочого струму діода (І=20 мА) близький до 252℃. Падіння ефективності випромінювання СД у результаті зростання струму може бути зумовленим збільшенням відносного внеску безвипромінювальних переходів при входженні квазірівня Фермі в область підвищеної щільності хвостів зон.

Дуплетна структура максимуму випромінювання УФ – смуги при 77К – наслідок фононного повторення основної лінії випромінювання.

Опромінення електронами супроводжується падінням інтенсивності свічення всіх трьох смуг; виникнення максимума λ_мах=420 нм очевидно пов’язане із введенням радіаційних дефектів в область КЯ.

Посилання

. Kneissl M. 2016. A brief review of III – Nitride UV emitter technologies and their applications. Nitride Ultraviolet Emitters. Springer International Publishing, Switzerland, Chapter 1.

. Den Baars, SP et al. 2013. Development of gallium – nitride – based light – emitting diodes (LEDs) and laser diodes for energy – efficient lighting displays. Acta Materialia 61, 945-951. https://doi.org/ 10.1016/j.actamat.2012.10.042

. Nakamura S. 2015. Nobel Lecture. Background story of the invention of efficient InGaN light emitting diodes. Reviews of Modern Physics 87, 1139-1151. https://doi.org/10.1002/andp.201500801

. Schubert E. F. 2006. Light – Emitting Diodes. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9780511790546

. Yang G. F., Zhang Q., Wang Y., Gao S. M., Zhang R., Zheng Y. D. 2015. Analysis of 270/290/330-nm AlGaN-Based Deep Ultraviolet Light-Emitting Diodes With Different Al Content in Quantum Wells and Barriers. IEEE Photonics Journal 7 (6), 2200707. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2015.2491604

. Tingzhu Wu, Chin - Wei Sher, Yue Lin and al. Mini-LED and Micro-LED: Promising candidates for the next generation display technology. Applied Sciences 8 (9), 1557 (2018); https://doi.org/10.3390/app 8091557.

. Matthew S. Wong, Shuji Nakamura and Steven P. 2020. DenBaars, Review - Progress in High Performance III - Nitride Micro – Light – Emitting Diodes. ECS Journal of Solid State Science and Technology 9 (1), 015012. https://doi.org/ 10.1149/2.0302001JSS

. Zhaojun Liu, Chun Lin, Byung - Ruool Hyun at al. 2020. Micro-light-emitting diodes with quantum dots in technology. Sciences and Applications 9 (83), 1557. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0268-1

. Konthoujam James Singh, Yu – Ming Huang, Tanveer Ahmed and al. 2020. Micro-LED as a Promising Candidate for High-Speed Visible Light Communication. Applied Sciences 10 (20), 7384. https://doi.org/10.3390/app10207384.

. Sung – Wen, Huang Chen, Chin – Chiang Shen and all. 2019. Full – color monolithic hybrid quantum dot nanoring micro light – emitting diodes with improved efficiency using atomic layers deposition and nonradiative resonant energy transfer. Photonic Research 7 (4), 416 -422). https://doi.org/10.1364/PRJ.7.000416

. Smith R., Liu B., Bai J. and Wang T. Hybrid III – Nitride Organic Semiconductor Nanostructure with High Efficiency Energy Transfer for white Light Emitters. https://doi.org/10.1021/nl400597d

. Lizhu Li, Guo Tang, Zhao Shi, He Ding, Changbo Liu, at all. 2021. Transfer – printed tandem microscale light-emitting diodes full-color displays. Proc Natl Acad Sci USA. 118(18), e2023436118c 2023436118(). https://doi.org/10.1073/pnas.2023436118

. Minamikawa T., Koma T., Suzuki A., Nagamatsu K., Yasui T., Yasutomo K., Nomaguchi M. 2021 Inactivation of SARS – CoV - 2 by deep ultraviolet light emitting diodes: A revive, Japanese Journal of Applied Physics 60(9)7. https://doi.org/10.35848/1347-4065/ac19d1

. Finardi Sarah, Hoffmann Tuany Gabriela, Raquel Fernanda. 2021. Comprehensive study of Light – Emitting Diodes (Led's) and Ultraviolet LED – Light Application in Good Quality and Safety. J Pure Appl Microbiol. 15(3), 7091, 1125-1135. https://doi.org/10.22207/JPAM.15.3.54

. Chen Jin, Loeb Stephanie and Kim Jae-Hong. 2017. LED revolution: fundamentals and prospects for UV disinfection applications, Environmental Science. Water Research and Technology 2. https://doi.org/10.1039/C6EW00241B

. Kneissl M., Kolbe T., Chua C. 2011. Advances in grop III – nitride – based deep UV light – emitting diode technology. Semicond. Sci. Technology 26(1), 014036. https://doi.org/10.1088/0268-1242/26/1/014036.

. Luminescence properties of defects in GaN. 2005. Journal of Applied Physics97, 061301. https://doi.org/10.1063/1.1868059.

. Qifeng Zhao, Xiangyang Lu, Fajun Yu, Jinglei Xu, Zeping Fang, and Xiao-yong Liu. 2020. Research on Degradation of GaN – Based Blue LED Caused by γ Radiatio under Low Bias, International journal of optics1592695. https://doi.org/ 10.1155/2020/1592695

. Deep traps in InGaN/GaN single quantum well structures group with and without InGaN underlayers. 2020. A.I. Polyakov, C. Haller, R. Butte et al.Journal Of Alloys And Compounds845, 156269. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156269.

. Hedsir A. Z., Salehuddin N. N., , Saidin N and Hasbullah. 2018. Influence of electron irradiation on the electroluminescence spectra of white InGaN light emitting diodes. Ukr. J. Phys Opt. 19(3), 159-163. https://doi.org/10.3116/16091833/19/3/159/2018

. Lee In – Iwan, Polyakov A.Y., Smirnov N.V. et. all Electron irradiation of near-uv (InGaN light emitting diodes), Phys. Stat. Sol. https://doi.org/10.3103/s1068366620040108 .

. Batchutdinov M. L., Yunovych A. E. 2008. Radiation spectra of heterostructures with quantum wells of the InGaN/AlGaN/GaN type: a two-dimensional density model, FTP 42(4), 438-446.

. Bochkareva N.I., Gorbunov R.I., Klochkov A.V. 2016. Optical properties of blue LEDs in the InGaN/GaN system at high current density, FTP 42(11), 1384-1390.

. Bochkareva N.I., Sheremet I.A., Schroeter Yu.G. 2016 Efficiency drop of GaN LEDs at high injection levels: the role of hydrogen, FTP 50(10), 1387-1393.

. Reshchnikov M. A., Namara J. D Mc., Helava H. 2018. Two yellow luminescence bands in undoped GaN, Sci.Rep.8(1), 8091. https://doi.org/10.1038/s41598-018-26354-z