А. Берг, П. Дин

Электролюминесценция в видимой области спектра — глав­ная тема данной книги — представляет большой интерес благо­даря множеству возможных применений для передачи информа­ции от электронных приборов человеку. За последние годы све­тодиоды вышли за пределы лаборатории и нашли широкое распространение в повседневной практике. Они обеспечивают визуализацию информации в буквенно-цифровой форме во мно­гих портативных и настольных калькуляторах, наручных часах и ряде других электронных приборов. Кроме того, как подчер­кивается ниже, основные свойства наиболее изученных из элек- тролюминесцентных устройств — монокристаллических светодио­дов — к настоящему времени исследованы достаточно полно. Настоящая книга представляет собой фундаментальный обзор И весьма своевременна. В ней описаны также многие типы элек - тролюминесцентных устройств, физические основы функциони­рования которых еще недостаточно ясны.

Явление электролюминесценции вызвало большой интерес с самого момента его открытия, описанного почти 70 лет тому назад в короткой, но впечатляющей серии опытов на кристал­лах карбида кремния [1]. Это явление заключается в генерации света при прохождении электрического тока через тело, к кото­рому приложено электрическое поле. Скорость генерации света в этом случае гораздо больше скорости генерации света в слу­чае теплового излучения, связанной с температурой системы из­вестным законом Планка. Электролюминесценция отличается от Теплового излучения, получаемого от источников накаливания, относительно узким интервалом длин волн (или частот) в спект­ре излучения. Спектр электролюминесценции может быть почти идеально монохроматическим (как, например, спектр инжекци - онных лазеров). Обычно электролюминесценцию исследуют в твердых телах. Большинство примеров, рассмотренных в дан­ной книге, относятся к довольно ограниченному числу классов твердых тел, в основном к монокристаллам.

После второй мировой войны в ряде научно-исследователь­ских лабораторий большое внимание было уделено электрон­ным свойствам кристаллических твердых тел. Внимание было вызвано некоторыми замечательными свойствами этих тел, от­крытыми в ходе интенсивных исследований и разработок воен­ных лет, например в ходе работ над кристаллическими детектора­ми микроволнового излучения. В Спешке военных исследований многие из сделанных наблюдений тогда не были использо­ваны. Сразу же после войны ряд ведущих промышленных исследовательских лабораторий предприняли более системати­ческие исследования этих явлений. Хорошо известно, что иссле­дования в фирме «Белл» привели к пониманию дополнительных возможностей для создания электронных устройств; эти возмож­ности связаны с существованием в определенных полупроводни­ковых кристаллах двух типов носителей электрической инфор­мации и энергии. Понимание биполярного характера электриче­ской проводимости привело к изобретению в 1948 г. биполярного транзистора. В течение последующих 25 лет были созданы твер­дотельные электронные устройства, более сложные, меньшего размера, с лучшими характеристиками и непрерывно уменьшаю­щейся себестоимостью единицы изделия. Во многих примене­ниях биполярный транзистор по-прежнему остается основным твердотельным прибором для управления электрическими сиг­налами, хотя следует отметить, что в последние годы бурное развитие получило новое направление — приборы на основе по­верхностных эффектов, в которых главную роль играют основ­ные носители.

Лёбнер в кратком историческом обзоре [2] отмечает, что развитие твердотельных электролюминесцентных источников света представляет собой поучительный контраст с уверенным непрерывным ростом достижений в области создания электри­ческих приборов. Вначале исследователи не обращали достаточ­ного внимания на основное отличие исследований в области твердого тела, проводимых до войны и после нее. Вероятно, да­же в настоящее время многие из нас недооценивают того факта, что высокоэффективное стандартное и дешевое производство твердотельных приборов с допусками в узких пределах зависит от возможности управлять с большой точностью целым рядом свойств материала. Совершенство и чистота кристаллов для промышленного производства даже более важны, чем для удач­ной экспериментальной демонстрации многих основных теорети­ческих положений физики твердого тела. Эти качества вообще стали достижимы только в высокочистых кристаллах, получен­ных впервые в послевоенный период.

Природа поставила на пути создания твердотельных источ­ников света большие трудности. Исследователи быстро поняли, что для получения эффективной электролюминесценции в види­мой области спектра необходим особый тип твердого тела — по­лупроводник, ширина запрещенной зоны которого по крайней

мере немного превышает энергию фотона, соответствующего излучению с требуемой длиной волны. К сожалению, многие кри­сталлические вещества с достаточно большой шириной запре­щенной зоны (^,2 эВ) являются скорее изоляторами, чем полу­проводниками с относительно высокой проводимостью, жела­тельной для электрических устройств. Например, давно было известно, что ряд соединений цинка и кадмия типа AUBVI обла­дают прекрасными люминесцентными свойствами при возбужде­нии светом или быстрыми электронами, т. е. являются очень хо­рошими люминофорами. Сначала некоторые успехи в создании материала с заданными электрическими свойствами путем вве­дения электрически активных примесей соответствующего ти­па, известных из исследований полупроводников, используемых для электрических устройств, почти исключительно Ge и Si дали основания надеяться, что по крайней мере некоторая часть предсказаний, сделанных популяризаторами науки в начале 50-х годов, относительно широкого распространения твердотель­ных излучателей, может осуществиться в течение следующего десятилетия или вскоре после него. К сожалению, при этом одновременно недооценивались трудности и переоценивалась возможность управлять свойствами этих и аналогичных новых материалов на основании простой экстраполяции выводов, сде­ланных в ходе более ранних работ на Ge и Si.

Увеличение ширины запрещенной зоны приводит к тому, что возрастают технологические трудности получения материала. Это объясняется обычно более высокой температурой плавле­ния и, в частности, более низкой структурной стабильностью упомянутых соединений, даже полученных низкотемпературным методом, который позволяет отказаться от выращивания из сте­хиометрического расплава. Проблемы структурной устойчиво­сти рассмотрены в разд. 3.5.2 и 3.5.3. Обширные исследования соединений типа AUBV1, предпринятые рядом ведущих учрежде­ний в конце 50-х годов, а также в 60-е годы не привели к со­зданию твердотельных устройств, излучающих свет в видимой области, хотя при этом было получено много ценной информа­ции. Неудача не имела бы такого большого значения, если бы ранее не возлагались такие большие надежды на успех. Послед­ствия этой неудачи отрицательно сказались не только на буду­щих исследованиях более обещающих типов излучателей на основе соединений AUBVI (разд. 3.5.4 и 3.5.5), но и в некоторой степени на положении промышленных разработок в области твердотельных устройств в целом.

Данная книга посвящена в основном вопросу, который, по крайней мере в ретроспективе, можно назвать главным направ­лением на пути создания твердотельных источников света. Не удивительно, что кристаллические вещества, электрические свой­ства которых в наибольшей степени поддаются регулирова­нию, —■ это как раз те вещества, которые указываются в учебни­ках как наиболее подходящие для иллюстрации основных положений зонной теории твердого тела, а именно вещества с преимущественно ковалентными межатомными связями. С этой точки зрения создание электрических устройств не ставит су­щественно новых проблем. Оказалось, что германий и кремний обладают таким набором свойств, что чрезвычайно трудно найти что-нибудь лучшее; оба эти полупроводника образуют кристал­лические структуры с идеальными ковалентными связями. В на­стоящее время кремний как материал для чисто электрических твердотельных приборов является преобладающим; кроме того, он широко используется для изготовления источников микро­волнового излучения и приемников видимого и ближнего инфра­красного диапазонов. Если бы кремний был пригоден также для получения достаточно интенсивного видимого излучения, то не было бы с экономической точки зрения причил для исследо­ваний других, новых полупроводниковых материалов. Элемен­тарный полупроводник с достаточно широкой запрещенной зо­ной— алмаз — не пригоден для изготовления дешевых твердо­тельных источников из-за больших технологических трудностей. Мы увидим, что использование единственного из пригодных сое­динений THnaAtvB, v — карбида кремния — также связано с боль­шими техническими и экономическими трудностями (разд.3.5.1). Следующая наиболее подходящая группа — соединения АШВУ, потенциальные возможности которых как полупроводников бы­ли открыты в 1952 г. [3].

Необходимо отметить, что из ранних общих представлений об оптических свойствах кристаллических твердых тел (разд. 3.1) следовало, что прямозонные полупроводники, такие, как соеди­нения AnBvl, с большой вероятностью являются очень эффек­тивными люминофорами и, следовательно, наиболее пригодны для получения эффективной краевой электролюминесценции. Вскоре было обнаружено, что ни одно из прямозонных би­нарных соединений AIUBV с приемлемыми условиями роста кристаллов не имеет запрещенной зоны шире, чем у арсенида галлия, у которого при 300 К ширина запрещенной зоны равна Ещ= 1,425 эВ, что соответствует инфракрасной области спектра. Хотя в самых последних работах были решены многие из проб­лем, связанных с выращиванием GaN, у которого ширина за­прещенной зоны для прямых переходов равна Eg та 3,4 эВ при 300 К, оказалось, что электрические свойства этого соединения так же трудно контролируемы, как и в случае широкозонных соединений AUBVI (разд. 3.5.2).

В настоящее время наиболее плодотворными являются Два главных подхода к проблеме производства достаточно эффективных, коммерчески жизнеспособных твердотельных ис­точников света. В обоих случаях светодиоды изготавливаются на основе гомогенных р — n-переходов. Электрические свойства этих приборов могут быть объяснены на основе тех знаний, ко­торые были получены ранее в процессе исследований и разработок чисто электрических полупроводниковых устройств. Небольшое отличие заключается в том, что в этом случае компо­нента тока, обусловленная рекомбинацией в области простран - •ственного заряда (гл. 2), играет большую роль.

Первый подход, развивавшийся фирмой «Монсанто» (Monsan­to Company) по программе, направленной преимущественно на исследование материалов, заключается в том, что, образуя трой­ной твердый раствор арсенида галлия с фосфидом галлия (не­прямозонный полупроводник типа AUIBV, Eg = 2,26 эВ при 300 К), увеличивают энергию прямых межзонных переходов (по сравнению с GaAs) до величины, соответствующей далекой красной области спектра. В разд. 3.4.2 обсуждаются изменения структуры зоны проводимости, ограничивающие диапазон энер­гии излучения, достижимый без снижения эффективности, а в разд. 3.4.3 рассмотрены улучшения, вызванные добавкой люми­несцентного активатора особого типа — изоэлектронных лову­шек, обусловленных азотом. Преимущества этого подхода за­ключаются в наличии подходящей технологии выращивания кристаллов — метода газовой эпитаксии (разд. 5.3), а также в том, что светодиоды изготавливаются с помощью диффузии цинка (разд. 5.2). Оба эти процесса могут быть относительно быстро освоены промышленностью для широкого производства светодиодов.

Второй подход, развивавшийся в рамках большого научно- исследовательского проекта в фирме «Белл» (Bell Laboratoris), основывается на отказе от представления, что для эффективных источников света необходим прямозонный полупроводник. Основное внимание было сосредоточено на использовании фос­фида галлия — бинарного соединения AnIBv с оптимальным набором свойств, включающим все упоминавшиеся факторы, такие, как ширина запрещенной зоны и простота методов вы­ращивания и методов легирования кристаллов и эпитаксиаль­ных пленок.

В ходе программы исследований фосфида галлия были по­лучены два взаимосвязанных результата. Во-первых, относи­тельная простота регулирования концентрации электрически и оптически активных примесей (по сравнению с соединениями AnBVI), особенно при уровнях легирования ниже тех, при кото­рых возникают примесные зоны (в отличие от GaAs, разд. 3.3), дает фосфиду галлия неоспоримое преимущество как материалу, пригодному для глубоких исследований оптических эффектов, обусловленных примесями. В течение 60-х годов была открыта целая серия оптических явлений совершенно нового типа, свя­занных с примесями, причем достоверность открытий была тща­тельно подтверждена. Это подтверждение весьма существенно, поскольку в ранних работах интерпретация спектров примесного излучения в твердых телах, за исключением спектров редкозе­мельных элементов и некоторых переходных металлов, обычно содержала много предположений и догадок (часто слишком смелых). Главным среди открытий упомянутых эффектов но­вого типа явилось открытие изоэлектронных ловушек и их роли в эффективной краевой люминесценции в непрямозонных полу­проводниках (разд. 3.2.6). Среди других важных оптических примесных эффектов, которые были открыты или по крайней мере получили подтверждение в ходе исследований фосфида галлия, следует отметить излучательную рекомбинацию на до - норно-акцепторных парах (разд. 3.2.1), оже-рекомбинацию на примесях (разд. 3.2.4 и 3.2.5) и так называемые двухэлектрон­ные переходы (разд. 3.2.3). К счастью, оказалось также, что фосфид галлия обладает почти идеальным набором свойств (как собственных, так и обусловленных примесями) для использова­ния его в светодиодах с различным цветом излучения. Благо­даря малой энергии связи носителей на изоэлектронной ловуш­ке Np (азот, замещающий атом фосфора) и высокой химической растворимости азота в фосфиде галлия существенно увеличива­ется эффективность желто-зеленой краевой электролюминесцен­ции (разд. 3.2.7), в то же время особая «молекулярная» изо- электронная ловушка ZnGa—0Р является эффективным актива­тором красной электролюминесценции (разд. 3.2.8 и 3.2.9).

Широкое промышленное использование светодиодов на осно­ве GaP началось позже, чем светодиодов из GaAsi_xPx, по­скольку подходящий монокристаллический материал (разд. 5.1) для подложек, используемых в процессе изготовления приборов методом эпитаксии, был получен несколько позднее. Кроме того, метод жидкостной эпитаксии, используемый для производства светодиодов из GaP (особенно красных; разд. 5.4), был разра­ботан относительно недавно. Однако последние разработки в области технологии материалов и приборов (гл. 5 и 6) делают спорным вопрос, какой из материалов — GaP или GaAsi-xP* — займет ведущую роль в массовом производстве светодиодов. В обоих случаях процесс разработок был значительно более трудным по сравнению с чисто электрическими приборами, об­суждавшимися в начале данного раздела.

С точки зрения требований к качеству материалов свето­диод— в принципе более прецизионный прибор, чем диод или транзистор. Светодиод должен иметь такие же электриче-' ские характеристики, как и хороший электрический диод, но в отличие от последнего для светодиода очень существенна «судь­ба» инжектированных неосновных носителей. В этом отношении светодиод превосходит даже биполярный транзистор. Все, что обычно требуется для качественного транзистора, — это высо­кий коэффициент инжекции эмиттера и достаточно большая диффузионная длина инжектированных неосновных носителей в базовой области. Для светодиода также требуется высокий коэффициент инжекции неосновных носителей, причем обычно с преобладающей инжекцией в заданную область р — п-пере - хода. Кроме того, при этом как можно больше инжектирован­ных неосновных носителей должно прорекомбинировать через единственный излучательный канал, включающий специально введенный центр излучательной рекомбинации. Оказалось, что это наиболее жесткое требование при изготовлении приборов на основе широкозонных полупроводников, обладающих большим набором нежелательных и обычно трудно идентифицируемых примесей, дефектов решетки и т. д., через которые идет реком­бинация. Эти трудности так велики, что мы до сих пор не мо­жем объяснить природу всех существенных рекомбинационных каналов даже в фосфиде галлия; еще менее понятны рекомби­национные процессы в GaAsi_xPx, где достигнутая эффектив­ность особенно низка по сравнению с теоретической величиной. Возможно, что соответствующие рекомбинационные центры от­ветственны и за деградацию приборов при эксплуатации. Эти вопросы в настоящее время интенсивно исследуются. Они на­столько сложны, что мы затрудняемся дать здесь их краткое описание.

Исследования люминесценции в 60-х годах определили чрез­вычайно высокие темпы развития направления, связанного со светодиодами. Снижение этих темпов в последнее время повы­сило интерес к тем методикам исследования материала, кото­рые позволяют обнаружить примесные электронные состояния независимо от того, принимают ли они участие в излучательной рекомбинации или нет. До сих пор известные методики были либо слишком громоздкими, либо недостаточно чувствительны­ми. Однако недавно была разработана методика, основанная на исследовании термо-вольт-емкостных характеристик, которая обещает стать быстрым и чувствительным способом обнаруже­ния относительно мелких уровней (^.0,1 эВ) [4]. Такая мето­дика, возможно, в сочетании с продолжающимися исследования­ми люминесценции и другими методами даст необходимую дополнительную информацию о безызлучательных механизмах, которые в настоящее время существенно ограничивают эффек­тивность большинства светодиодов.

В разд. 3.6 рассматриваются явления деградации, а также те успехи, которые достигнуты за последнее время в. области теории и улучшения характеристик инжекционных лазеров на основе гетеропереходов. Надо отметить, что рассмотрение ин­жекционных лазеров выходит за рамки данной книги, посколь­ку среди этих приборов преобладают инфракрасные источники на основе арсенида галлия. Краткое описание лазеров на осно­ве гетеропереходов GaAs—GaAlAs, работающих в непрерывном режиме при 300 К, дано в разд. 3.4.6. Исторически исследова­ния инжекционных лазеров стимулировали разработки других излучающих свет приборов из соединений A1UBV, которые про­водились в основном в начале 60-х годов и включали инфра­красные светодиоды из GaAs относительно простой конст­рукции.

В настоящее время инжекционные лазеры применяются ред­ко, за исключением телесвязи. Инфракрасные инжекционные лазеры считаются идеальными источниками света для волокон­нооптических систем связи; они могут стать основным элементом в интегральных оптических системах. Кроме того, инжекцион­ные лазеры все еще представляют значительный интерес для военных целей. Применение инжекционных лазеров видимого диапазона, так же как и других типов лазеров, ограничивается жесткими требованиями безопасности, предъявляемыми к уст­ройствам, с которыми соприкасается множество людей.

В отличие от лазеров применения источников некогерентного видимого излучения — светодиодов — весьма разнообразны. Сов­сем недавно эти устройства стали известны широкой публике прежде всего в виде цифровых индикаторов в многочисленных моделях миниатюрных калькуляторов, наводнивших в настоя­щее время рынок сбыта. Подсчитано, что только в 1973 г. в США было продано 7,5 млн. таких калькуляторов. По оценкам, в 1973/74 финансовом году в мире должно было быть продано 23 млн. калькуляторов, причем примерно половина из них со­держала индикаторы на светодиодах. Фирмы, производящие электронные приборы в США, Канаде, Японии и в меньшей сте­пени в некоторых европейских странах, участвуют в производ­стве светодиодов самым различным образом. Одни фирмы про­изводят только материал типа AmBv для подложек, другие — пластины с эпитаксиальными слоями, третьи — скрайбирован - ные пластины с почти готовыми светодиодами; некоторые вы­пускают излучатели в корпусах и цифровые знаки, но лишь не­многие перекрывают весь диапазон от изготовления материала До законченной электронной системы, содержащей твердотель­ный индикатор. Применение этих индикаторов и излучателей возросло настолько быстро, что изготовители материала не Успевают удовлетворять заявки. По оценкам, в 1973/74 финансовом году потребовалось ~7000 кг арсенида галлия в слитках.

Применения светодиодов рассмотрены в гл. 7, где отмечена тенденция преимущественного роста сбыта тех устройств, в ко­торых используются уникальные свойства твердотельных источ­ников света, по сравнению с модификациями традиционных при­боров, в которых новые источники света заменяют ряд старых источников. Диапазон уже осуществленных или предполагае­мых применений светодиодов широк, но мы нашли возможность подробно рассмотреть только некоторые из них — электролюми - несцентные лампы (разд. 7.1), цифровые и буквенно-цифровые индикаторы и оптроны. Большинство конкретных примеров взя­то из области телефонной техники. Возрастающая степень несов­местимости между новыми твердотельными электронными си­стемами и традиционными устройствами отображения информа­ции по размерам, электрическим и механическим характеристи­кам способствовала созданию непроницаемых «черных ящиков», которые почти не содержали индикаторов состояния, необходи­мых для эффективной деятельности оператора.

Эта тенденция будет приостановлена благодаря новым све­тодиодным устройствам отображения, полностью - совместимым с электронными системами, информацию о которых они должны передавать. Доказательство тому можно найти в оче­редном номере любого технического журнала, где среди объяв­лений о новых электронных приборах все больше и больше ме­ста отводится твердотельным индикаторам, и в особенности цифровым устройствам отображения. Распространение малога­баритных электронных калькуляторов зависит как от наличия переключающегося яркого и красивого многоразрядного цифро­вого считывающего устройства, так и от разработки больших интегральных электрических схем на основе кремния — сдвиго­вых регистров с высокой плотностью записи информации и ло­гических схем для осуществления арифметических действий.

Выбор оптимального индикатора осложняется некоторыми физиологическими факторами, обсуждаемыми в гл. 1 и 7 (разд. 7.1). Поскольку малые размеры и высокая эффектив­ность твердотельных электронных схем стимулировали увели­чение разработок портативного оборудования с автономным пи­танием от батарей, мощность, потребляемая индикатором, часто имеет очень большое значение. Производство удовлетворитель­ных активных или излучающих свет индикаторов для таких при­боров при любой технологии осложняется тем, что полностью портативные приборы часто предназначены для работы вне по­мещения (при высоком уровне рассеянного света). Именно в этой области наиболее сильную конкуренцию составляют пас­сивные индикаторы. Для работы пассивных индикаторов тре­буется, чтобы рассеянное освещение было достаточным для зрения человека. В пассивных индикаторах отражение или про-

пускание элементов регулируется таким образом, чтобы обеспе­чить визуальный контраст, необходимый для считывания инфор­мации. Многие из существующих пассивных индикаторов, в ча­стности на жидких кристаллах, требуют строго определенных условий наблюдения для приемлемого качества изображения. Однако, если уделить столько же внимания воспроизведению изображения в случае активных индикаторов, можно значитель­но уменьшить мощность излучения, необходимую для удовлет­ворительного качества при высоких уровнях фона. Некоторые типы пассивных индикаторов, например электрофорезные, элек - трохромные, смеси из жидких кристаллов с дихроичными кра­сителями, хорошо работают при менее жестких условиях наблю­дения.

Разработка пассивных индикаторов — относительно новое быстро развивающееся направление, которое включает устрой­ства, основанные на целом ряде физических явлений, кроме трех, перечисленных выше.

Пассивные индикаторы выходят за рамки данной книги, по- * скольку это направление еще слишком новое, чтобы можно было дать достаточно общую оценку в настоящее время. Во многих отношениях, как видно из приводимого ниже сравнения, свето­диоды и пассивные оптоэлектронные приборы взаимно допол­няют друг друга. Пассивные устройства особенно эффективны в тех случаях, когда скорость переключения и совместимость с кремниевыми интегральными схемами не являются основными требованиями, а низкая потребляемая мощность играет важней­шую роль, т. е. в портативных приборах, предназначенных для работы при сильном освещении. Пока еще рано судить, являет­ся ли преимуществом пассивных индикаторов тот факт, что они появились вскоре после всеобщего распространения светодиодов.

С одной стороны, наличие светодиодов способствовало разра­боткам оборудования, в котором пассивные индикаторы могли найти широкое применение; кроме того пассивные индикато­ры появились прежде, чем все заинтересованные фирмы пол­ностью перешли на производство светодиодов. С другой сторо­ны, фирмы, которые уже вложили много средств в разработку светодиодов, крайне отрицательно относятся к изменению на­правления до того, как окупятся затраты. Потребители также уже подготовлены психологически и ожидают, что новые типы индикаторов, разрабатываемые электронной промышлен­ностью, будут излучающими. Очевидно, существует целый ряд применений, в которых индикаторы предназначены, по крайней Мере частично, для работы при незначительных уровнях осве­щения. В то же время довольно трудно обеспечить полностью Удовлетворительное освещение для пассивных индикаторов, Встроенных в оборудование. Создание таких условий обычно

требует значительно большей мощности, чем необходимо для эквивалентных активных индикаторов. Кроме того, крайне не­удобно, если источник вспомогательного освещения является сложным механическим и электрическим устройством и обла­дает такой же низкой надежностью, как некоторые обычные источники света. Такая ситуация была бы более приемлемой в случае индикаторов большой площади, предназначенных для отображения мнемонических диаграмм, или в буквенно-цифро­вых индикаторах с большим (много десятков) числом знаков, в которых, по оценкам, весьма эффективны и монокристалличе - ские полупроводниковые светодиоды. Здесь мы сталкиваемся с проблемой замены электронно-лучевых трубок в определенных областях — задачей, привлекающей многих огромными коммер­ческими возможностями, но чрезвычайно трудной в техническом и экономическом отношении. В разд. 3.5.5 кратко рассмотрены активные твердотельные сигнальные устройства — электролюми- несцентные ячейки на основе порошкообразного ZnS. Однако плазменные панели — наиболее разработанные на сегодняшний день приборы из этой области — выходят за рамки данной книги.

Таким образом, очевидно, что светодиоды, как и активные индикаторы в целом, будут испытывать сильную конкуренцию со стороны пассивных индикаторов. Эта конкуренция может по­служить главным стимулом к дальнейшему повышению эффек­тивности существующих приборов из GaP и особенно из GaAsi_xPx, что существенно повлияет на область, в которой воз­можно применение обеих технологий; в большей степени это касается портативного оборудования. Кроме того, способность некоторых пассивных устройств воспроизводить весь диапазон цветовых контрастов, благодаря чему возможно создание мно­гоцветных устройств отображения [2], может послужить толч­ком к дальнейшим исследованиям новых широкозонных полу­проводников, которые потребуются для расширения цветового диапазона светодиодов в область более коротких длин волн.

В результате больших усилий, необходимых для массового производства светодиодов из GaP и GaAsi-^P^, удовлетворяю­щих современным требованиям, и общей экономической обста­новки в последние несколько лет наблюдается заметный спад исследований оптических свойств указанных и особенно новых полупроводников. Уже отмечалось, что спад нельзя объяснить ни качеством современных светодиодов, ни истинными потреб­ностями рынка сбыта. Кроме того, как подчеркивается в данной книге, маловероятно, чтобы современный уровень теории и прак­тического овладения этой новой технологией рассматривался как удовлетворительный для долговременного обеспечения произ­водства в условиях, когда общие перспективы остаются для светодиодов благоприятными. Возможно, здесь для моральной поддержки следует вспомнить чисто электрические устройства. Электронная промышленность в целом и некоторые лаборато­рии в частности только сейчас выходят из тяжелой ситуации, возникшей как прямой результат решения руководства рассре­доточить исследования по кремниевой технологии в ведущих научно-исследовательских лабораториях на слишком ранней, как оказалось впоследствии, стадии. Далее, в настоящее время значительные средства вкладываются в исследования в области новых технологических принципов создания твердотельных за­поминающих устройств, которые, конкурируя с кремниевой тех­нологией, вряд ли вызовут такое же значительное расширение возможностей электронных приборов, как разработка твердо­тельных источников света для голубой и голубовато-зеленой об­ласти спектра. Такие доводы позволяют надеяться, что область физики твердого тела, описываемую в данной книге, ожидает дальнейшее развитие, хотя даже современный уровень понима­ния природы явлений и достижения в области разработок при­боров делают целесообразным большой обзор, который мы и попытались написать. Мы надеемся, что нам удалось не только вскрыть предпосылки достижений в прошлом, но и по возмож­ности способствовать новым работам в этой захватывающей области исследований в будущем. Мы попытались охватить наи­более значительные работы в области физики и технологии све­тодиодов вплоть до конца 1974 г. Неизбежно, что некоторые важ­ные материалы, появившиеся за этот период, ускользнули от нашего внимания. Возможно, что новые работы, способствую­щие более глубокому пониманию физики приборов или сооб­щающие улучшенные характеристики устройств, появятся не­посредственно после того, как будет поставлена последняя точ­ка. Мы сожалеем об этом и заранее приносим свои искренние извинения нашим читателям и особенно авторам тех работ, КО’ торые не нашли отражения в данной книге.