Исследование процессов генерации и вывода света в светодиодах на основе гетероструктур AllnGaN тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Павлюченко, Алексей Сергеевич

• Павлюченко, Алексей Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Павлюченко, Алексей Сергеевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Оптимизация активной области светодиодной гетероструктуры на основе АНпОаИ

1.1. Проблема падения внешней квантовой эффективности с ростом тока накачки и предлагаемые методы решения (обзор)

1.2. Неоднородность инжекции носителей в активную область в стандартной гетероструктуре. Гетероструктуры с короткопериодной сверхрешёткой в активной области

1.3. Моделирование электрооптических свойств гетер о структур с короткопериодной сверхрешёткой в активной области

1.4. Экспериментальное исследование гетероструктур с короткопериодной сверхрешёткой в активной области. Сопоставление с результатами моделирования

1.5. Особенности температурных зависимостей эффективности и спектральных характеристик электролюминесценции светодиодных гетероструктур на основе АПпСаИ

Глава 2. Создание рассеивающих свет неоднородностей на границе ваИ-сапфир для преодоления эффекта полного внутреннего отражения света и увеличения внешней квантовой эффективности светодиодов

2.1. Способы создания рассеивающих интерфейсов на границах светодиодной гетероструктуры для увеличения коэффициента вывода света (обзор]

2.2. Формирование пористого слоя на границе ОаМ-АЬОз на стадии роста низкотемпературного зародышевого слоя

2.3. Экспериментальное подтверждение повышения эффективности в светодиодных гетероструктурах, выращенных на сапфировой подложке с формированием пористого слоя на границе GaN-А120з

Глава 3. Повышение эффективности вывода света из кристаллов светодиодов на стадии формирования контактов, исследование свойств прозрачных проводящих плёнок ITO

3.1. Сравнение существующих конструкций мощных эффективных светодиодных кристаллов (обзор]

3.2. Разработка технологии создания прозрачного проводящего контакта к р-поверхности светодиодных кристаллов, в которых вывод света осуществляется через прозрачный контакт

3.3. Способы создания контактов с высоким коэффициентом отражения к р-поверхности светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции, в которых вывод света осуществляется через прозрачную подложку

Заключение

Публикации автора по теме диссертации

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процессов генерации и вывода света в светодиодах на основе гетероструктур AllnGaN»

Введение

Актуальность темы

В последние годы достигнут значительный прогресс в технологии эпитаксиального выращивания гетероструктур АПпОаЫ. Это привело к созданию эффективных светодиодов, работающих в видимой, синей и ближней ультрафиолетовой областях спектра. Такие светодиоды находят всё более широкое применение в системах индикации, подсветки, навигации и т.д. Однако, наиболее важная область применения - создание на основе синих светодиодов АЮаЫМ источников белого света, способных составить конкуренцию традиционным лампам накаливания, флуоресцентным и галогеновым лампам. Прогресс в данной области связан с разработкой эффективных мощных светодиодов, работающих при высоких плотностях токов накачки. Однако, на сегодняшний день эффективность мощных светодиодов на основе АИпваК ограничена падением внутреннего квантового выхода электролюминесценции с ростом плотности тока накачки и низкой эффективностью вывода света из светодиодных кристаллов.

В гетероструктурах АПпваЫ падение внутреннего квантового выхода с током приводит к уменьшению мощности излучения светодиодов, что особенно заметно при плотностях тока накачки в диапазоне 50 - 100 А/см . Таким образом, актуальной является задача исследования процессов генерации света в гетероструктурах АПпОаЫ и выявление причин падения внутреннего квантового выхода, препятствующего дальнейшему увеличению мощности излучения.

В светодиодах на основе гетероструктур АПпОаТчГ, выращиваемых, как правило, на подложках из сапфира, эффективность вывода излучения ограничена эффектом полного внутреннего отражения генерируемого света на границах полупроводника с воздухом и с подложкой и поглощением излучения в отражающих или полупрозрачных контактах. Сильнее всего эти ограничения проявляются в кристаллах светодиодов АПпваМ большой мощности и, соответственно, большой площади, что ставит решение проблемы вывода излучения в ряд наиболее актуальных задач. Повышение эффективности вывода генерируемого излучения может достигаться путём создания отражающих контактов и формирования оптических неоднородностей в структуре прибора, в частности, рассеивающего свет микрорельефа на одной из поверхностей эпитаксиальной гетероструктуры.

В целом, актуальными являются задачи разработки и оптимизации конструкций и технологии изготовления светодиодных гетероструктур АПпОаЫ, а также светодиодных кристаллов на их основе, направленные на достижение высоких значений эффективности и мощности излучения светодиодов.

Цель работы

Исследование процессов генерации и вывода света в светодиодных гетероструктурах АПпОаЫ, повышение внутренней и внешней квантовой эффективности светодиодов (спектральный диапазон 430-470 нм) при больших плотностях токов накачки (до 100 А/см ).

Для достижения поставленной цели потребовалось решить ряд задач:

- Выявить причины падения внутренней квантовой эффективности излучения в светодиодных гетероструктурах АПпОаЫ и предложить пути повышения квантовой эффективности при больших плотностях токов накачки.

- Разработать технологию формирования оптических неоднородностей в структуре светодиодного кристалла А11пОа1Ы, обеспечивающих эффективное рассеяние генерируемого света и увеличение эффективности вывода излучения из светодиодного кристалла.

- Разработать методы формирования низкоомных прозрачных и отражающих контактов к слою р-ОаТЧ, позволяющие снизить оптические потери при выводе излучения из кристалла.

Научная новизна работы состоит в следующем

- Впервые предложено использование короткопериодных сверхрешёток ОаМ1пхОа1.хЫ с туннельно-связанными квантовыми ямами в активной области светодиодной гетероструктуры АПпОаН для снижения темпа безызлучательной оже-рекомбинации, что позволило уменьшить падение внутренней квантовой эффективности с ростом плотности тока накачки.

- Впервые показано, что в результате подавления эффекта Штарка в светодиодных гетероструктурах АИпОаИ с короткопериодными сверхрешётками в активной области спектральное положение максимума излучения слабо зависит от плотности тока накачки.

- Впервые экспериментально продемонстрировано, что наличие пористого слоя на границе Оа]\Г-сапфир приводит к существенному повышению внешней квантовой эффективности светодиодного кристалла на основе гетероструктуры АИпОаК

- Показано, что использование слоя оксида индия-олова (1ТО) в составе низкоомных прозрачного и высокотражающего р-контактов позволяет существенно уменьшить оптические потери при выводе излучения из светодиодного кристалла.

Практическая ценность работы

- Разработана технология выращивания методом металлорганической газофазной эпитаксии гетероструктур АИгЮаК с короткопериодной сверхрешёткой в активной области, позволяющая увеличить внутренний квантовый выход и мощность излучения светодиодов при высоких плотностях токов накачки, а также повысить стабильность спектральных характеристик излучения.

- Разработан способ формирования рассеивающего пористого слоя на границе ваИ-сапфир в процессе выращивания светодиодной гетероструктуры АПпОаИ методом металлорганической газофазной эпитаксии, применение которого позволяет существенно увеличить эффективность вывода света из светодиодного кристалла.

- Разработана технология получения низкоомных прозрачного и высокоотражающего контактов к р-Оа1Ч, что позволяет повысить эффективность вывода света из светодиодного кристалла.

Разработанные технологии и способы успешно применяются в условиях серийного производства синих и белых светодиодов на основе гетероструктур ЛЮаММ в ЗАО «ЭПИЦЕНТР» и ЗАО «ИФ «ТЕТИС» (г. Санкт-Петербург).

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Применение короткопериодных сверхрешёток ОаМ/1пхОа1.хЫ с туннельно связанными квантовыми ямами в активной области светодиодной гетероструктуры АНпваМ позволяет в 2.5 раза уменьшить величину падения квантовой эффективности при плотности тока 100 А/см .

2. Применение короткопериодных сверхрешёток GaN/InxGai.xN с туннельно связанными квантовыми ямами в активной области светодиодной гетероструктуры AlInGaN приводит к стабилизации спектрального положения максимума полосы излучения в широком диапазоне плотностей токов накачки.

3. Увеличение толщины низкотемпературного буферного слоя GaN и длительности последующего высокотемпературного отжига приводит к формированию на границе GaN-сапфир пор толщиной порядка 100 нм и размерами 300-1000 нм в плоскости слоя. Наличие таких пор обеспечивает рассеяние генерируемого излучения, что приводит к повышению эффективности вывода света из светодиодного кристалла на 20%.

4. Применение прозрачных р-контактов на основе плёнок ITO для светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции обеспечивает увеличение внешнего квантового выхода в 2.5 раза по сравнению с кристаллами с полупрозрачными металлическими контактами.

5. Применение высокоотражающих р-контактов на основе плёнок ITO/Ag в светодиодных кристаллах мезапланарной конструкции приводит к увеличению внешней квантовой эффективности на 20% по сравнению с кристаллами с р-контактом на основе плёнок Ni/Ag

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на IX

Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников,

полупроводниковой опто- и наноэлектронике (СПб, 2007); «Международной

зимней школе по физике полупроводников» (Зеленогорск, 2008); 5-й, 6-й, 7-

й, 8-й Всероссийских конференциях «Нитриды галлия, индия и алюминия -

структуры и приборы» (М., 2007, 2010; СПб, 2008, 2011), международных

конференциях 8th и 9th International Conferences on Nitride Semiconductors (Jeju

Island, Korea 2009; SECC, Glasgow 2011), международной конференции 3rd

8

International Symposium on Growth of III-Nitrides (Montpellier, 2010), международной конференции International Workshop on Nitrides (Florida,USA, 2010)

Публикации

По результатам исследований, вошедших в диссертационную работу, опубликовано 17 научных работ.

Личный вклад автора заключается в выращивании светодиодных гетероструктур методом металлорганической газофазной эпитаксии, проведении измерений, обсуждении результатов, подготовке статей к публикации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка цитированной литературы. Диссертация содержит 103 страницы текста, включая 47 рисунков и 4 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 82 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель

диссертации, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена оптимизации активной области светодиодных

гетероструктур AlInGaN с целью увеличения внутреннего квантового выхода

электролюминесценции при высоких плотностях токов накачки. Вначале

рассматриваются основные механизмы падения эффективности с ростом

плотности тока накачки, такие как перегрев активной области, наличие

локализованных состояний в активной области, снижение коэффициента

инжекции и конкуренция процессов излучательной рекомбинации и

9

безызлучательной оже-рекомбинации. Далее рассматривается стандартная светодиодная гетероструктура с несколькими квантовыми ямами 1пхОа].хК (~3 нм) в активной области, разделёнными толстыми барьерами (~10 нм). На основе одномерной численной модели, позволяющей проводить анализ инжекции и транспорта носителей в гетероструктуре, показано, что в стандартных структурах падение эффективности может быть объяснено конкуренцией процессов излучательной и оже-рекомбинации. Численная модель реализована в программном продукте 81ЬЕИ8е производства ООО "Группа СТР" - ООО "Софт-Импакт", (www.str-soft.com/products/SimuLED). Исследовано влияние числа квантовых ям в активной области стандартной гетероструктуры на падение внутреннего квантового выхода с током накачки. Показано, что увеличение числа квантовых ям в активной области не приводит к снижению концентрации носителей, поскольку эффективная инжекция носителей происходит только в ближайшую к р-п-переходу квантовую яму. По результатам расчётов в качестве решения данной проблемы предложено использование короткопериодной сверхрешётки (КПСР) = ОаМ/1пхОа1.хН с туннельно прозрачными барьерами (толщина 2-3 нм) для обеспечения однородного заполнения квантовых ям и снижения концентрации носителей в активной области. Приведены результаты моделирования гетероструктур с различными параметрами активной области: число и ширина квантовых ям, толщина барьеров.

В третьей части главы приведены результаты экспериментов по

выращиванию светодиодных гетероструктур и созданию светодиодных

кристаллов и светодиодов на их основе. Показано, что применение КПСР в

активной области светодиодной гетероструктуры позволяет снизить падение

внешнего квантового выхода таких светодиодов по сравнению со

светодиодами на основе стандартной гетероструктуры. Результаты

исследования спектральных характеристик светодиодов с КПСР в активной

области показывают высокую стабильность спектрального положения

10

полосы излучения при изменении тока накачки в широком диапазоне. Для изготовленных на основе гетероструктур с КПСР белых светодиодов с активной площадью 1 мм получены значения светового потока 75 лм при токе 350 мА. Полученные характеристики белых светодиодов находятся на уровне лучших достижений ведущих производителей, таких как Cree, SemiLED, Lumileds.

Вторая глава посвящена разработке технологии создания пористых рассеивающих слоев на границе GaN-сапфир. В первой части главы рассмотрены основные факторы, ограничивающие эффективность вывода света из светодиодного кристалла и описанные в литературе способы увеличения коэффициента вывода света. Большая разница показателей преломления на границах гетероструктуры с подложкой/воздухом приводит к тому, что значительная доля генерируемого излучения оказывается запертой в плоскопараллельном волноводе, образованном границами гетероструктуры. Рассматриваются различные способы создания рассеивающих свет структур на обеих границах эпитаксиальной гетероструктуры. Наиболее эффективными из них являются использование профилированных подложек сапфира, лазерное отделение сапфировой подложки с последующим растравливанием микрорельефа на п-поверхности гетероструктуры. Однако, все упоминаемые в литературе методы создания рассеивающих поверхностей значительно усложняют процесс производства светодиодных кристаллов на до- или постростовой стадии. Предлагаемый в данной работе метод создания рассеивающей свет структуры на границе GaN-сапфир не предполагает введения дополнительных операций в технологию производства кристалла, а является модификацией стандартного ростового процесса.

Во второй части главы рассматривается методика выращивания слоев

GaN на сапфировой подложке с применением низкотемпературного

буферного слоя. Данная методика была предложена Акасаки и с некоторыми

11

модификациями является стандартным способом выращивания низкодефектных эпитаксиальных слоев GaN на сапфировой подожке. Основные стадии стандартного процесса включают: нанесение аморфного слоя GaN при температуре ~530°С, отжиг при температуре ~1100°С, приводящий к формированию кристаллических зародышей вюрцитной фазы, разращивание зародышей и планаризация поверхности.

Предлагаемая модификация ростового процесса заключается в увеличении толщины низкотемпературного буферного слоя GaN, времени последующего отжига и разращивания зародышей. Экспериментально исследованы различные режимы нанесения и последующего отжига низкотемпературного буферного слоя. Показано, что в результате увеличения толщины буферного слоя и длительности отжига на границе GaN-сапфир образуются поры толщиной порядка 100 нм и размерами 300-1000 нм в плоскости слоя.

В качестве экспресс метода in situ контроля процесса образования пор предложено использовать метод рефлектометрии, позволяющий оценить эффективность рассеяния света по уменьшению амплитуды осцилляций, обусловленных интерференцией света в эпитаксиальном слое непосредственно в процессе роста. Показано, что применение пористого буферного слоя позволяет увеличить коэффициент вывода света из светодиода на 20% по сравнению с диодами на основе гетероструктур, выращенных в стандартном процессе .

В третьей главе рассматривается технология создания низкоомных

прозрачных и высокоотражающих р-контактов на основе плёнок оксида

индия-олова (Indium Tin Oxide, или ITO). В первой части главы

рассматриваются различные конструкции светодиодных кристаллов. В

зависимости от конструкции светодиодного кристалла и способа монтажа

вывод света может осуществляться либо через полупрозрачные/прозрачные

контакты, либо через прозрачную подложку. В светодиодных кристаллах с

12

выводом света через полупрозрачные р-контакты поглощение света в материале контакта приводит к значительному снижению коэффициента вывода света. Показано, что коэффициент пропускания плёнок №/Аи(4нм/4нм), применявшихся ранее в качестве полупрозрачных контактов к р-слою, составляет не более 45% .

Одним из возможных подходов к решению проблемы поглощения света в полупрозрачных контактах является применение в качестве контактных слоёв плёнок 1ТО, соединения, содержащего 90 весовых % 1п203 и 10 весовых % 8п02- Отличительной чертой этого твёрдого раствора является высокая оптическая прозрачность тонких слоёв материала при одновременной электропроводности. Показано, что нанесение плёнок 1ТО толщиной 200 нм методом электронно-лучевого испарения на холодную подложку приводит к образованию плёнки с коэффициентом пропускания на длине волны 450 нм менее 1%. Однако, в результате отжига происходит кристаллизация материала плёнки и значительное увеличение коэффициента пропускания. Исследовано влияние режимов напыления и отжига на коэффициент пропускания и проводимость плёнок 1ТО. Получены плёнки 1ТО толщиной 200 нм с коэффициентом пропускания 90% на длине волны 450 нм, которые применялись в качестве прозрачных проводящих контактов. Применение плёнок 1ТО позволило увеличить внешний квантовый выход светодиодных кристаллов в 2.5 раза.

В третьей части главы рассматривается оптимизация отражающего

контакта к р-слою СаЫ в светодиодных кристаллах мезапланарной

конструкции с выводом света через прозрачную подложку. Ранее для

мощных светодиодов данной конструкции нами был разработан отражающий

контакт к слою p-GaN на основе комбинации металлов (1.5/220 нм),

обладающей высоким коэффициентом отражения в сине-фиолетовой области

спектра. В данной работе рассматривается применение плёнок 1ТО в качестве

прозрачного проводящего подслоя вместо слоя N1. Показано, что плёнки

13

1Т0М£ (2.5/220нм) обладают коэффициентом отражения на 16% выше, чем плёнка №М£(1.5/220нм).Показано, что применение отражающего контакта к р-слою ваЫ на основе Ag с применением 1ТО в качестве прозрачного проводящего подслоя позволяет существенно, на 20%, повысить эффективность вывода света.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

Установлено, что наиболее важным фактором, определяющим падение внутренней квантовой эффективности излучения гетероструктур АПпОаЫ при больших плотностях тока накачки, является безызлучательная оже-рекомбинация.

Предложена и экспериментально реализована светодиодная гетероструктура, содержащая короткопериодную сверхрешётку с туннельно связанными квантовыми ямами в активной области, позволяющая в 2.5 раза уменьшить величину падения внутренней квантовой эффективности при плотности тока накачки 100А/см .

На основе светодионых гетероструктур с короткопериодными сверхрешётками в активной области (длина волны излучения 450 нм) изготовлены светодиодные кристаллы мезапланарной конструкции с активной площадью 1 мм . Внешняя квантовая эффективность изготовленных корпусированных светодиодов составила г)тах=40% в максимуме и г|р.Т.=36% при рабочем токе 350 мА.

Показано, что применение короткопериодных сверхрешёток Оа1М/1пхОа1_

в активной области светодиодной АПпОаЫ гетероструктуры приводит к стабилизации спектрального положения максимума полосы излучения в широком диапазоне плотностей токов накачки.

Разработан способ получения рассеивающего свет рельефа на границе ОаМ-сапфир в процессе выращивания гетероструктур АПпОаЫ методом металлорганической газофазной эпитаксии, обеспечивающий увеличение

коэффициента вывода света из светодиодной гетероструктуры и прирост внешнего квантового выхода изготовленных светодиодных кристаллов на 20%.

Разработана технология изготовления прозрачных р-контактов на основе плёнок 1ТО для светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции. В изготовленных кристаллах увеличение внешнего квантового выхода достигает 2.5 раз по сравнению с кристаллами с полупрозрачными металлическими контактами.

Разработана технология изготовления высокоотражающих р-контактов на основе плёнок 1ТОМ£ для светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции. В изготовленных кристаллах увеличение внешней квантовой эффективности составляет 20% по сравнению с кристаллами с р-контактом на основе плёнок №/А§.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Павлюченко, Алексей Сергеевич

Заключение

В диссертации получены следующие основные результаты:

1. Установлено, что наиболее важным фактором, определяющим падение внутренней квантовой эффективности излучения гетероструктур АПпСаЫ при больших плотностях тока накачки, является безызлучательная оже-рекомбинация.

2. Предложена и экспериментально реализована светодиодная гетероструктура, содержащая короткопериодную сверхрешётку с туннельно связанными квантовыми ямами в активной области, позволяющая в 2.5 раза уменьшить величину падения внутренней квантовой эффективности при плотности тока накачки 100А/см2.

3. На основе светодиодных гетероструктур с короткопериодными сверхрешётками в активной области (длина волны излучения 450 нм) изготовлены светодиодные кристаллы мезапланарной конструкции с активной площадью 1 мм2. Внешняя квантовая эффективность изготовленных корпусированных светодиодов составила Лтах=40% в максимуме и г|р.т =36% при рабочем токе 350 мА.

4. Показано, что применение короткопериодных сверхрешёток ОаМ/Шхваг-хИ в активной области светодиодной АПпСаИ гетероструктуры приводит к стабилизации спектрального положения максимума полосы излучения в широком диапазоне плотностей токов накачки.

5. Разработан способ получения рассеивающего свет рельефа на границе СаМ-сапфир в процессе выращивания гетероструктур АНпСаК методом металлорганической газофазной эпитаксии, обеспечивающий увеличение коэффициента вывода света из светодиодной гетероструктуры и прирост внешнего квантового выхода изготовленных светодиодных кристаллов на 20%.

6. Разработана технология изготовления прозрачных р-контактов на основе плёнок 1ТО для светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции. В изготовленных кристаллах увеличение внешнего квантового выхода достигает 2.5 раз по сравнению с кристаллами с полупрозрачными металлическими контактами.

7. Разработана технология изготовления высокоотражающих р-контактов на основе плёнок для светодиодных кристаллов мезапланарной конструкции. В изготовленных кристаллах увеличение внешней квантовой эффективности составляет 20% по сравнению с кристаллами с р-контактом на основе плёнок

Публикации автора по теме диссертации

AI] Павлюченко A.C., Рожанский И.В., Закгейм Д.А., Проявление инжекционного механизма падения эффективности светодиодов на основе AlInGaN в температурной зависимости внешнего квантового выхода// 2009, ФТП, 43, вып. 10, 1391-1395

А2] JI.K. Марков, И.П. Смирнова, A.C. Павлюченко, Е.М. Аракчеева, М.М.

Кулагина, «Отражающий р-контакт на основе тонких пленок ITO для флипчип светодиодов AlGalnN»// 2009, ФТП, т.43, 11 1564-1569

A3] Zakheim D.A., Pavluchenko A.S., Bauman D.A., Blue LEDs - way to overcome efficiency droop // Phys. Status Solidi (C), vol. 8, issue 7-8, 2340-2344

2011)

A4] Бер Б.Я., Богданова E.B., Грешнов A.A., Закгейм A.JI., Казанцев Д.Ю., Карташова А.П., Павлюченко A.C., Черняков А.Е., Шабунина Е.И., Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Влияние уровня легирования кремнием и характера наноструктурной организации на падение с током внешней квантовой эффективности InGaN/GaN-светодиодов //2011, ФТП, т.45, 3, 425-431 [А5] И.П.Смирнова , Л.К.Марков, А.С.Павлюченко, М.В.Кукушкин, «AlGaInN-светодиоды с прозрачным р-контактом на основе тонких пленок ITO» // ФТП, 2012, 46, вып. 3, 384-388

А6] Закгейм Д. А., Павлюченко A.C., Лундин В.В. , Способы повышения квантовой эффективности светодиодных гетероструктур AlInGaN на высоких плотностях тока накачки // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 5-й всероссийской конференции, М., 2007. стр. 53 [А7] Павлюченко A.C., Закгейм Д.А., Бауман Д.А., Температурная зависимость эффективности инжекции в светодиодных гетероструктурах на основе AlInGaN // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 6-й всероссийской конференции, СПб. 2008, стр. 108

А8] Смирнова И.П., Марков J1.K., Аракчеева Е.М., Кулагина М.М., Павлюченко A.C., Флип-чип светодиоды AlGalnN с р-контактом на основе пленок ITO // // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 6-й всероссийской конференции, СПб. 2008, стр. 115 [А9] Zakheim D.A., Pavluchenko A.S., Bauman D.A., In situ method of improving blue LED light extraction efficiency // The 8th international conference on nitride semiconductors, Korea 2009, p. 1389

A10] Павлюченко A.C., Закгейм Д.А., Бауман Д.А., Создание пористой структуры на границе GaN-сапфир для оптимизации вывода света из светодиодного кристалла // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 7-й всероссийской конференции, М. 2010, стр. 21 [All] Закгейм Д.А., Павлюченко A.C., Бауман Д.А., Мощные синие светодиоды - пути повышения эффективности // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 7-й всероссийской конференции, М., 2010 стр. 105

А12] Богданова Е.В., Бер Б.Я., Грешнов A.A., Закгейм A.JL, Зегря Г.Г., Казанцев Д.Ю., Соколова З.Н., Павлюченко A.C., Черняков А.Е., Шмидт Н.М., Якимов Е.Б., Вклад оже-рекомбинации в падение внешней квантовой эффективности синих светодиодов на основе квантовых ям InGaN // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 7-й всероссийской конференции, М., 2010 стр. 109

А13] Закгейм А.Л., Закгейм Д.А., Мизеров М.Н., Павлюченко A.C., Черняков А.Е., Особенности работы высокомощных InGaN светодиодов в широком температурно-токовом диапазоне // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 7-й всероссийской конференции, М., 2010 стр. 143

А14] Павлюченко A.C., Закгейм Д.А., Бауман Д.А., Булашевич К.А., Хохлев

О.В., Карпов С.Ю., Минимизация падения эффективности с ростом тока накачки в синих светодиодах на основе нитрида галлия // Нитриды галлия,

95 индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 8-й всероссийской конференции, СПб., 2011 стр. 43

А15] Павлюченко А.С., Закгейм Д.А., Черняков А.Е., Температурные зависимости квантовой эффективности электролюминесценции // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 8-й всероссийской конференции, СПб., 2011 стр. 55

А16] Шмидт Н.М., Бер Б.Я., Закгейм A.JL, Закгейм Д.А., Казанцев Д.Ю., Павлюченко А.С., Черняков А.Е., Особенности спектров электролюминесценции синих светодиодов на основе короткопериодных InGaN/GaN решеток // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 8-й всероссийской конференции, СПб., 2011 стр. 57 [А17] In situ method of improving blue LED light extraction efficiency. D. A. Zakheim, A. S. Pavluchenko, D.A. Bauman // Theses of 8th International Conference on Nitride Semiconductors, Jeju Island, Korea, 2009

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Павлюченко, Алексей Сергеевич, 2011 год

Список литературы

[1] N.F. Gardner, G.O. Muller, Y.C. Shen, G. Chen, S. Watanabe et al., Appl. Phys. Lett., vol. 91, p. 243506, 2007.

[2]. F. Degave, P. Ruterana, G. Nouet, C.C. Kim. Inst. Phys. Conf. Ser. 169, 2001, c. 281.

[3] Закгейм A.JI., Светодиоды и лазеры, vol. 33, p. 1, 2002.

[4] А.Л.Закгейм, Г.Л.Курышев, М.Н.Мизеров, В.Г.Половинкин, И.В.Рожанский, А.Е.Черняков, "Исследование тепловых процессов в мощных InGaN/GaN," ФТП, vol. 44, по. 3, pp. 390-396, 2010.

[5] Шмидт Н.М., Бер Б.Я., ЗакгеймА.Л., ЗакгеймД.А., КазанцевД.Ю., ПавлюченкоА.С., ЧерняковА.Е. Тезисы 8-й всероссийской конференции // Особенности спектров электролюминесценции синих светодиодов на основе короткопериодных InGaN/GaN решеток.- СПб, 2011, с. 57.

[6] S.D.Lester, F.A.Ponce, M.G.Craford, D.A.Steigerwald, Appl. Phys. Lett., vol. 66, no. 10, p. 1249, 1995.

[7] I. V.Rozhansky, D. A.Zakheim, Phys. Status Solidi A-Appl. Res., vol. 204, no. 1, p. 227, 2007.

[8] И.В.Рожанский, Д.А.Закгейм, ФТП, vol. 40, no. 7, p. 867, 2006.

[9] А.С.Павлюченко, И.В.Рожанский, Д.А.Закгейм, "Проявление инжекционного механизма падения эффективности светодиодов на основе AlInGaN в температурной зависимости внешнего квантового выхода," ФТП, vol. 43, по. 10, pp. 1391-1395, 2009.

[10] David S. Meyaard, Qifeng Shan, Qi Dai, Jaehee Cho, E. Fred Schubert, "On the temperature dependence of electron leakage from the active," Appl. Phys. Lett., vol. 99, p. 041112, 2011.

[11] A.Chakraborty, B.A. Haskell, S. Keller, J.S. Speck, S.P.Denbaars, S. Nakamura, U.K. Mishra, "Demonstration of Nonpolar m-Plane InGaN/GaN Light-Emitting Diodes on Free-Standing m-Plane GaN Substrates," J. Appl. Phys. Lett., vol. 44, no. 5, pp. LI 7397

L175, 2005.

[12] Kim, Kwang-Choong and Schmidt, Mathew C. and Sato, Hitoshi and Wu, Feng and Fellows, Natalie and Saito, Makoto and Fujito, Kenji and Speck, James S. and Nakamura, Shuji and DenBaars, Steven P., "Improved electroluminescence on nonpolar m -plane InGaN/GaN quantum wells LEDs," Physica status solidi, vol. 1, no. 3, pp. 125-127, 2007.

[13] Schubert, Martin F., Xu, Jiuru, Kim, Jong Kyu, Schubert, E. Fred, Kim, Min Ho, Yoon, Sukho, Lee, Soo Min et al., "Polarization-matched GalnN/AlGalnN multi-quantum-well light-emitting diodes with reduced efficiency droop," Appl. Phys. Lett., vol. 93, no. 4, p. 1102, 2008.

[14] A. Laubsch, M. Sabathil, J. Baur, M. Peter, and B. Hahn, IEEE Trans. Electron Devices, vol. 57, p. 79, 2010.

[15] J. Hader, J. V. Moloney, B. Pasenow, S. W. Koch, Appl. Phys. Lett., vol. 92, no. 26, p.

261103.2008.

[16] K. T. Delaney, P. Rinke, and C. G. Van de Walle, Appl. Phys. Lett., vol. 92, no. 26, p.

261103.2009.

[17] M. Meneghini, N. Trivellin, G. Meneghesso, and E. Zanoni, J. Appl. Phys, vol. 106, p. 114508,2009.

[18] M. Zhang, P. Bhattacharya, J. Singh, and J. Hinckley, Appl.Phys.Lett., vol. 95, p. 201108,2009.

[19] Y. C. Shen, G. O. Mueller, S. Watanabe, N. F. Gardner, Appl. Phys. Lett., vol. 91, no. 14, p. 141101,2007.

[20] J.Piprek, "Efficiency droop in nitride-based," Phys. status solidi, vol. 207, no. 10, p. 2217, 2010.

[21] R. P. Feynman, H. Kleinert, Phys. Rev. A , vol. 34, p. 5080, 1986.

[22] S. Watanabe, N. Yamada, M. Nagashima, Y. Ueki, C. Sasaki, "Internal quantum efficiency of highly-efficient InxGalxN-based near-ultraviolet light-emitting diodes," Appl Phys. Lett., vol. 83, 4906 2003.

[23] Introduction to Solid-State Lighting / Zakauskas A., Gaska R., Shur M.-NYJohn Wiley & Sons Inc., 2002.

[24] V.Zabelin, D.A.Zakheim, S.A.Gurevich, "Efficiency Improvement of AlGalnN LEDs Advanced by Ray-Tracing Analysis," IEEE Journal of Quant. El., vol. 40, no. 12, p. 1675,2004.

[25] Светодиоды / Шуберт, Ф. Е.-М.:ФИЗМАТЛИТ, 2008.

[26] Д.А.Закгейм, И.П.Смирнова, И.В.Рожанский, С.А.Гуревич, М.М.Кулагина и др., "Высокомощные синие флип—чип светодиоды на основе AlGalnN," ФТП, vol. 39, по. 7, pp. 885-889, 2005.

[27] Chul Huh, Kug-Seung Lee, Eun-Jeong Kang, and Seong-Ju Park, "Improved lightoutput and electrical performance of InGaN-based light-emitting diode by microroughening of the p-GaN surface," J. Appl. Phys., vol. 93, p. 9383, 2003.

[28] Jong Kyu Kim, Hong Luo, Yangang Xi, Jay M. Shah, Thomas Gessmann, and E. Fred Schubert, "Light Extraction in GalnN Light-Emitting Diodes using Diffuse Omnidirectional Reflectors," J. Electrochem. Soc., vol. 153, no. 2, pp. G105-G107 , 2005.

[29] T. Margalith, O. Buchinsky, D.A. Cohen, A.C. Abare et al., Appl. Phys. Lett., vol. 74, p. 3930, 1999.

[30] X.A. Cao, S.J. Pearton, A.P. Zhang, G.T. Dang, F. Ren, Appl. Phys. Lett., vol. 75, p. 2569, 1999.

[31] YK Su, JJ Chen, CL Lin, SM Chen, WL Li, "GaN-based light-emitting diodes grown on photonic crystal-patterned sapphire substrates by nanosphere lithography," Jpn. J. Appl. Phys, vol. 47, no. 8, pp. 6706-6708, 2008.

[32] Seong-Muk Jeong, Suthan Kissinger, Dong-Wook Kim, Seung Jae Lee, Jin-Soo Kim, "Characteristic enhancement of the blue LED chip by the growth and fabricationon patterned sapphire (0001) substrate," Journal of Cryst. Growth, vol. 312, pp. 258-262, 2010.

[33] Suthan Kissinger, Seong-Muk Jeong, Seok-Hyo Yun, Seung Jae Lee, Dong-Wook Kim, "Enhancement in emission angle of the blue LED chip fabricated on lens patterned sapphire (0 0 0 1)," Sol.-State Electr., vol. 54, pp. 509-515, 2010.

[34] H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki, and Y. Toyoda, "Metalorganic vapor phase epitaxial growth of a high quality GaN film," Appl. Phys. Lett, vol. 48, pp. 352-355, 1986.

35. S.D. HERSEE, J. RAMER, K. ZHENG, C. KRANENBERG, K. MALLOY et al., "The Role of the Low Temperature Buffer Layer and Layer Thickness in the Optimization of OMVPE Growth of GaN on Sapphire," J. of El. Mat., vol. 24, no. 11, pp. 1519-1523, 1995.

[36] T. Langa, M. Odnoblyudov, V. Bougrov, M. Sopanen, "MOCVD growth of GaN islands by multistep nucleation," Journal of Cryst. Gr., vol. 227, no. 64, p. 64, 2005.

[37] T. Lang, M.A.Odnoblyudov, V.E.Bougrov, A.E.Romanov, S. Suihkonen et al., "Multistep method for threading dislocation density reduction in MOCVD grown GaN epilayers,"phys. stat. sol., vol. 203, no. 10, pp. R76-R78, 2006.

[38] И.П.Смирнова, Л.К.Марков, Е.М.Аракчеева, А.С.Павлюченко et al., "Увеличение квантовой эффективности флип-чип AlGaInN-светодиодов путем реактивного ионного травления внешней стороны подложек SiC," ФТП, vol. 44, по. 5, pp. 684687, 2010.

[39] М. К. Kelly, О. Ambacher, R. Dimitrov, R. Handschuh, and M. Stutzmann, Phys. Status Solidi A, vol. 159, p. R3, 1997.

[40].HUANG Jin, ZHENG Qing-hong, and LIU Bao-lin, "Laser lift-off technique and the re-utilization of GaN-based LED films grown on sapphire substrate," OPTOEL. LETT., vol. 4, no. 5, pp. 353-357,2008.

[41] M. V. Bogdanov, K. A. Bulashevich, О. V. Khokhlev, I. Yu. Evstratov, M. S. Ramm, and S. Yu. Karpov, "Current crowding effect on light extraction efficiency of thin-film LEDs," Phys. Status Solidi C, vol. 7, no. 7-8, pp. 2124- 2126, 2010.

[42] J. K. Sheu, I-Hsiu Hung, W. C. Lai, S. C. Shei, and M. L. Lee, "Enhancement in output power of blue gallium nitride-based light-emitting diodes with omnidirectional metal reflector under electrode pads," Appl. Phys. Lett., vol. 93, p. 103507, 2008.

[43] Jong Kyu Kim, Thomas Gessmann, Hong Luo, and E. Fred Schubert, "GalnN light-emitting diodes with Ru02/Si02/Ag omni-directional reflector," Appl. Phys. Lett., vol. 84, p. 4508, 2004.

[44] Y.C. Lin, S.J. Chang, Y.K. Su, T.Y. Tsai, C.S. Chang, S.C. Shei et al., Sol. St. Electron., vol. 47, p. 849, 2003.

[45] K.-H. Shim, M.C. Paek, B.T. Lee, C. Kim, J.Y. Kang, Appl.Phys. A, vol. 72, p. 471,

2001.

[46] D.W. Kim, Y.J. Sung, J.W. Park, G.Y. Yeom., Thin Sol Films, vol. 87, pp. 398-399, 2001.

[47] C.S. Chang, S.J. Chang, Y.K. Su, Y.C. Lin, Y.P. Hsu, S.C. Shei et al„ Semicond. Sci. Technol., vol. 18, p. L21, 2003.

[48] W. S. Wong, T. Sands, N. W. Cheung, M. Kneissl, D. P. Bour, P. Mei, L. T. Romano, N. M. Johnson, Appl. Phys. Lett., vol. 75, p. 1360, 1999.

[49] Ito, Takahiro, Sumiya, Masatomo, Takano, Yasushi, Ohtsuka, Kohji, Fuke, Shunro, "Influence of Thermal Annealing on GaN Buffer Layers and the Property of Subsequent GaN Layers Grown by Metalorganic Chemical Vapor Deposition," JJAP, vol. 38, no. 2A, p. 649, 1999.

[50] D.W. Kim, Y.J. Sung, G.Y. Yeom, "A study of transparent indium tin oxide (ITO) contact to p-GaN," Thin Sol. Films, vol. 398-399, pp. 87-92, 2001.

[51] Y.C. Lin, S.J. Chang, Y.K. Su, T.Y. Tsai et al., "InGaN/GaN light emitting diodes with Ni/Au, Ni/ITO and ITO p-type contacts," Sol-State El., vol. 47, no. 5, pp. 849-853, 2003.

[52] J.K. Sheu, Y.K. Su, G.C. Chi, M.J. Jou, C.C. Liu, C.M. Chang, "Indium tin oxide ohmic contact to highly doped n-GaN," Solid-State Electronics, vol. 43, no. 11, pp. 2081-2084, 1999.

[53] D.A. Zakheim, I.P. Smirnova, E.M. Arakcheeva et al., Physica Status Solidi C, vol. 1, p. 2401,2004.

[54] . N.F. Gardner, G.O. Muller, Y.C. Shen, G. Chen, S. Watanabe, W. Gotz,

M.R. Krames. Appl. Phys. Lett., 91 (2007).

[55] F. Degave, P. Ruterana, G. Nouet and C.C.Kim. Inst. Phys. Conf. Ser. 169, 281

(2001).

[56] R. Chierchia, S. Figge, H. Heinke, D. Hommel. Phys. Stat. Sol. (b) 228, 403 (2001).

[57] N.M. Shmidt, G. Aliev, A.N. Besyul'kin, J. Davies, M.S. Dunaevsky,

A.G. Kolmakov, A.V. Loskutov, W.V. Lundin, A.V. Sakharov, A.S. Usikov, D. Wolverson,

E.E. Zavarin, Physica status solidi (c) 0, 558 (2002).

[58] A.V. Ankudinov, A.I. Besyulkin, A.G. Kolmakov, W.V. Lundin, V.V. Ratnikov, A.A. Sitnikova, A.N. Titkov, A.S. Usikov, E.B. Yakimov, E.E. Zavarin, RV. Zolotareva, N.M. Shmidt, Physica В 340-342, 462 (2003).

[59] Ю.Г.Шретер, Ю.Т.Ребане, B.A. Зыков, В.Г.Сидоров Широкозонные полупроводники (С.-Петербург «Наука», 2001) 124.

[60] N.M. Shmidt, V.V. Emtsev, A.G. Kolmakov, A.G. Kryzhanovsky, W.V. Lundin, D.S. Poloskin, V.V. Ratnikov, A.N. Titkov, E.E. Zavarin, Nanotechnology 12, 471 (2001).

[61] A.I. Besyulkin, A.P. Kartashova, A.G. Kolmakov, W.V. Lundin, N.M. Shmidt, M.M. Mezdrogina, A.V. Sakharov, A.A. Sitnikova, A.L. Zakgeim, E.E. Zavarin, R.V. Zolotareva, N.M. Shmidt, Phys. stat. sol. (c) 2, 837 (2005).

[62] N.M. Shmidt, A.G. Kolmakov, M.S. Dunaevsky, V.V. Emtsev, A.S. Kryzhanovsky, W.V. Lundin, D.S. Poloskin, V.V. Ratnikov, A.N. Titkov, A.S. Usikov, E.E. Zavarin, Inst. Phys. Conf. 169, 341 (2001).

[63] S. Ruvimov, Z. Liliental-Weber, E.R. Weber, I. Akasaki, Appl. Phys. Lett. 69, 990 (1996).

[64] In-Hwan Lee, J.J. Lee, P. Kung, M. Razeghi. Appl. Phys. Lett 74,102 (1999).

[65] C.C. Мамакин, А.Э. Юнович, А.Б. Ваттана, Ф.И. Маняхин, ФТП 37,1131 (2003).

[66] Ф.Е. Шуберт «Светодиоды» (Москва, Физматлит, 2008).

[67] Н.М. Шмидт, М.Г. Агапов, Е.В. Богданова, А.А. Грешнов, А.Л. Закгейм, Д.А. Лавринович, В.В. Ратников, А.Е. Черняков, Е.Б. Якимов. Тезисы докладов 6-ой Всероссийской конференции «Нитриды галлия, индия и алюминия-структуры и приборы», 113 (2008).

[68] А.Е. Chernyakov, M.M. Sobolev, V.V. Ratnikov, N.M. Shmidt, E.B. Yakimov, Superlat. and Microstr. 45, 301 (2009).

[69] Y.C. Shen, G.O. Mueller, S. Watanabe, N.F. Gardner, A. Munkholm, M.R. Krames. Appl. Phys. Lett. 91,141101 (2007).

[70] B.B. Волков, А.Л. Закгейм. Эл.: Н., Техн., Б.. 3,106 (1999).

[71] К. Kazlauskas, G. Tamulaitis, A. Zukauskas, М.А. Khan, J.W. Yang, J. Zhang, G. Simin, M.S. Shur, R. Gaska. Appl. Phys. Lett. 83, 3722 (2003).

[72] V. Potin, A. Rousenauer, D. Gerthsen, B. Kuhn, F. Scholz. Phys. Stat. Sol. (b) 234, 947 (2002).

[73] F. Bertram, S. Srinivasan, L. Geng, F.A. Ponce. Appl. Phys. Lett. 80, 3524 (2002).

[74] С.Д. Барановский, Б.И. Шкловский. ФТП 23,146 (1989).

[75] А.П. Леванюк, В.В. Осипов. УФН 133, 427 (1981).

[76] J.J. Wierer, D.A. Steigerwald, M.R. Krames, J.J. O'Shea, M.J. Ludowise, G. Christenson, Y.-C. Shen, C. Lowery, P.S.Martin, S. Subramanya, W. Gotz, N.F. Gardner, R.S. Kern, S.A. Stockman. Appl. Phys. Lett., 78, 3379 (2001).

[77] D.A. Zakheim, I.P. Smirnova, E.M. Arakcheeva, M.M. Kulagina, S.A. Gurevich, I.V. Rozhansky, V.W. Lundin, A.F. Tsatsulnikov, A.V. Sakharov, A.V. Fomin, A.L. Zakheim, E.D. Vasil'eva, G.V. Itkinson. Phys. Status Solidi С, 1, 2401 (2004).

[78] T. Fujii, Y. Gao, R. Sharma, E.L. Hu, S.P. Den Baars, S. Nakamura. Appl. Phys. Lett., 84, 855 (2004).

[79] K. Tadatomo, H. Okagawa, Y. Ohuchi, T. Tsunekawa, Y. Imada, M. Kato, T. Taguchi. Jpn. J. Appl. Phys., 40, L583 (2001).

[80] Y.P. Hsu, S.J. Chang, Y.K. Su, J.K. Sheu, C.T. Lee, T.C. Wen, L.W. Wu, C.H. Kuo, C.S. Chang, S.C. Shei. J. Cryst. Growth, 261,466 (2004).

[81] И.П.Смирнова , Л.К.Марков, А.С.Павлюченко, M.B.Кукушкин, «AlGalnN-светодиоды с прозрачным р-контактом на основе тонких пленок 1ТО» // ФТП, 2012, 46, вып. 3,384-388

[82] Смирнова И.П., Марков Л.К., Аракчеева Е.М., Кулагина М.М., Павлюченко А.С., Флип-чип светодиоды AlGalnN с р-контактом на основе пленок ITO // // Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы. Тезисы 6-й всероссийской конференции, СПб. 2008, стр. 11