Цвет светодиодов из GaP

Спектры внутреннего излучения наиболее эффективных, а по­тому и наиболее интересных с практической точки зрения крас­ных светодиодов из GaP : Zn,0 [73] и зеленых из GaP : N [23] показаны на рис. 6.28. Цвет излучения определяется домини­рующими длинами волн 637 нм для красного и 556 нм для зе­леного светодиодов. Как уже обсуждалось в разд. 6.2, мате­риал, легированный азотом, избирательно поглощает коротко­волновую часть спектра зеленого излучения, сдвигая домини­рующую длину волны излучения светодиодов в пластмассовой оболочке примерно до 571 нм. Эта длина волны находится на границе между желтовато-зеленым и зеленовато-желтым цве­тами (рис. 6.24), и ее физиологическое восприятие зависит от окружающего фона.

Известно, что цвета, не являющиеся дополнительными, если их наблюдать одновременно, кажутся разнесенными по спектру дальше, чем это есть на самом деле [74]. Например, при одно­временном наблюдении красного и желтого цветов красный цвет кажется пурпурно-красным, а желтый — зеленовато-жел­тым. Как показано в разд. 7.1.2, можно сделать так, что излу­чение зеленых светодиодов из GaP : N будет зеленым или жел­тым; для этого приблизительно половину излучаемой световой мощности поглощают соответствующими избирательными свето­фильтрами. Цвет излучения можно изменять, смешивая красный и зеленый цвета в различных пропорциях; для этого в слое GaP изготавливают два р — я-перехода или же вводят азот в я-область и кислород в p-область одного р — я-перехода [75].

Изменение доминирующей длины волны в зависимости от соотношения мощностей красного и зеленого излучения пока­зано на рис. 6.29. Как видно из рисунка, используя эти два источника, можно получить цвета от желтовато-зеленого до тем-

Цвет светодиодов из GaP

500 525 550 575 500 625 650 675 700 725 750 Длина болнь /, нм

Рис. 6.28. Нормализованные спектры внутреннего излучения красных свето­диодов из GaP: Zn, О и зеленых светодиодов из GaP: N [23, 73].

Цвет светодиодов из GaP

10~4 10~3 JO'2 10'1 /0°

Р3/Ркри ток через диод, A

Рис. 6.29. Зависимость доминирующей длины волны от тока / и от отношения интенсивностей зеленого и красного излучения Рз/Ркр в многоцветном диоде

из GaP [75].

I

5 0jB4

і 0,63 %

455 0,62 I

S 0,61

I 0,60 I

Of9

' - 1"

I 0fi8

^ Of?

но-красного. Впрочем, излучение разного цвета можно получить от одного р — я-перехода и путем изменения плотности тока (на­пример, изменяя скважность импульсов, если нужно сохранить постоянную яркость). При малых положительных смещениях на диоде интенсивность и красного, и зеленого излучений изме­няется с напряжением как exp(qV/kBT). Поскольку ток через диод изменяется как exp(qVlnkeT), где я « 1,5, то интен­сивность красного и зеленого излучений суперлинейно зависит от тока. При плотностях тока 1—10. А/см2 комплексы Zn—О насыщаются, и интенсивность красного излучения начинает за­висеть от тока сублинейно, тогда как зависимость интенсивности
зеленого излучения от тока остается суперлинейной. При опре­деленном соотношении концентраций центров рекомбинации для красного и зеленого излучений излучение диода может казаться красным при малых токах, оранжевым и желтым при средних и зеленым при больших токах (рис. 6.29). Для того чтобы яр­кость излучения не менялась, нужно поддерживать постоянным средний ток, питая диод импульсами тока с переменной скваж­ностью.

Итак, можно сказать, что два наиболее широко распростра­ненных полупроводников соединения типа АШВУ позволяют получать довольно ограниченный набор цветов (от инфракрас­ного до желто-зеленого (780—556 нм)) с очень высокой насы­щенностью. Этот набор цветов нельзя расширить с помощью других довольно распространенных тройных полупроводниковых соединений типа AinBv — Al*Gai-*As и Ga^Ini-^P. Расширение в сторону зеленого цвета можно осуществить при успешной раз­работке системы Al*Ini_*P [76]. Но изготовление этого тройного твердого раствора сопряжено с большими теоретическими и тех­нологическими трудностями из-за большого рассогласования по­стоянных решетки и коэффициентов теплового расширения ком­понентов, а также из-за гигроскопичности А1Р. Можно ожидать, что светодиоды из соединений типа AnIBv будут иметь красный, оранжевый, желтый и зеленый цвета. В гл. 7 показано, что с помощью соответствующим образом подобранных светофиль­тров все эти четыре цвета можно получить, используя лишь два хорошо освоенных и широко применяемых в настоящее время полупроводниковых соединения типа AIUBV.

Этот набор насыщенных цветов перекрывает лишь малую долю цветовых оттенков, доступных человеческому глазу; по­этому нельзя ожидать, что в ближайшее время на основе свето­диодов можно будет создать цветовые системы воспроизведения изображения. Для того чтобы получить цвета голубой части спектра, а также ненасыщенные цвета (например, полутона или белый цвет), необходимы широкозонные полупроводники. Прин­ципиальная возможность получения излучения голубого цвета была показана при использовании различных систем: GaAs с фосфорами, преобразующими частоту вверх [77, 78], GaN [79] и SiC [80]. Однако для создания промышленных приборов на основе любой из этих систем нужно преодолеть значительные технологические трудности и сильно повысить световой кван­товый выход приборов. В настоящее время нельзя с определен­ностью сказать, какая из этих трех систем будет использоваться в дальнейшем и не будут ли они со временем вытеснены такими полупроводниками, как, например, Gai-JrbN [81] или широко­зонные соединения типа AnIBVl [82], о которых пока известно очень мало.

Оставить комментарий