Study of mechanisms responsible for the efficiency degradation of the III-nitrides light emitting diodes

N.M. Shmidt, A.S. Usikov, E.I. Shabunina, A.E. Chernyakov, S.Yu. Kurin, Yu.N. Makarov, H. Helava, B.P. Papchenko
2015 Naučno-tehničeskij Vestnik Informacionnyh Tehnologij, Mehaniki i Optiki  
Язык статьи -русский Ссылка для цитирования: Шмидт Н.М., Усиков А.С., Шабунина Е.И., Черняков А.Е., Курин С.Ю., Макаров Ю.Н., Хелава H.И., Папченко Б.П. Изучение механизмов, ответственных за деградацию эффективности светодиодов на основе нитридов третьей группы // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2015. Том 15. № 1. С. 46-53 Аннотация. Приведены результаты исследования деградации внешней квантовой эффективности двух типов светодиодов, ультрафиолетового и
more » ... ьтрафиолетового и синего диапазонов, на основе полупроводниковых нитридов третьей группы. Кратко рассмотрены известные механизмы, приводящие к деградации внешней квантовой эффективности светодиодов при старении. Применение комплекса методов для изучения светодиодов после разных временных стадий старения позволило впервые выяснить возможность участия механизма многофононной рекомбинации носителей в дефектообразовании под действием инжекционного тока в системе протяженных дефектов и в локальных областях с флуктуациями состава твердого раствора. Этот комплекс включает: анализ вольтамперных характеристик, в том числе при напряжениях менее 2 В; методики низкочастотного шума; инфракрасную микроскопию. Многофононная рекомбинация носителей сопровождается генерацией собственных дефектов, в том числе атомов индия и галлия в междоузлиях, и их миграцией. Эти процессы приводят к изменению свойств системы протяженных дефектов и локальных областей твердого раствора, уменьшая концентрацию неравновесных носителей, участвующих в излучательной рекомбинации, что приводит к деградации внешней квантовой эффективности. Показано, что этот механизм может участвовать в деградации внешней квантовой эффективности светодиодов как ультрафиолетового, так и синего диапазона. В рамках этого механизма находит объяснение немонотонный характер развития процесса деградации и катастрофические отказы этих светодиодов, а также низкие сроки службы ультрафиолетовых светодиодов. Ключевые слова: светодиоды на основе нитридов третьей группы, система протяженных дефектов, механизмы дефектообразования, деградация. Благодарности. Работа проводится Университетом ИТМО при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России в рамках соглашения № 14.575.21.0054 (уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI57514X0054) о предоставлении субсидии по теме: «Исследование новых технических возможностей для создания экологически чистого генератора водорода с использованием фотоэлектрохимического элемента на основе наноструктур полупроводниковых нитридов третьей группы».
doi:10.17586/2226-1494-2015-15-1-46-53 fatcat:q7prdsj2jfhktixstekeelrmdq