Планарные структуры
Планарные цифровые и буквенно-цифровые индикаторы можно изготавливать на базе диффузионных р — «-переходов как из GaP [87], так и из GaAsi-xP* [88]. Семиполосковый цифровой индикатор зеленого цвета, описанный в работе [87], сформирован в одном эпитаксиальном слое, выращенном из жидкой фазы, с помощью низкотемпературной диффузии цинка через маску из нитрида кремния. Строение отдельной полоски показано на рис. 6.35, а. Если средний коэффициент отражения для заднего контакта равен R, то доля света, падающая нормально на контакт и отраженная от него обратно к передней поверхности, составляет RLvi(0). Яркость такого диода возрастает по сравнению со значением, соответствующим только первому падению света на верхнюю поверхность [уравнение (6.80)], в 1 - j - R раз, т. е.
L'v0(Q) = Lv0(Q)( + R), (6.81)
так что соответствующий коэффициент вывода света становится равным [84]
(6.82) |
Ло = |
("о + nit |
(1 + /?)(! - cos 0,), |
Рис. 6.36. Схема (а) и разрез (б) диодного элемента монолитного буквенноцифрового индикатора из GaAsi_*P* с 5X7 элементами [88]. |
В приведенных выражениях не учитываются потери на поглощение в переднем контакте, а также увеличение коэффициента вывода из-за многократных отражений. Вклад многократных отражений может быть представлен в виде бесконечного ряда; тогда
Ь'л = LM (0) (I + R) [1 + |-* ], (6.83)
где R (0) = 1 — Т(0), а р — вероятность однократного прохождения через слой толщиной h и с коэффициентом поглощения а: р = e~'lh. Поглощение передним контактом можно учесть, выбрав соответствующим образом величину среднего коэффициента отражения контакта R. В реальных приборах при R{0) = 0,287, R — 0,7 и р = 0,95 (h — 0,25 мм, а — 1 см-1) полная яркость L'0(0) приблизительно вдвое больше величины Lo0(0), определяемой однократным прохождением света через диод.
Конструирование индикаторов из прямозонных полупроводников проще в том отношении, что надо учитывать выход света только после первого падения на поверхность диода. На рис. 6.36 показаны основные элементы конструкции монолитного матричного буквенно-цифрового индикатора из 5 X 7 элементов [88]. Свет, генерируемый в области под верхним контактом, полностью поглощается. Для уменьшения площади р — я-перехода и соответствующего увеличения плотности тока в центральной части отдельных элементов, имеющих квадратную форму, р — я-переход отсутствует (рис. 6.36, а). Прибор изготавливается двумя последовательными операциями диффузии в тройную п — р — я-структуру, выращенную газовой эпитаксией (рис. 6.36,6). Первая диффузия обеспечивает изоляцию рядов элементов, а вторая формирует излучающие свет р — я-переходы. Области я-типа пяти элементов в строке соединены ме - : жду собой напыленным контактом из Au—Ge, Ni. Области і p-типа семи элементов в столбце соединены контактными до - : рожками из Ті—А1, соединенными с элементами через окна в пленке напыленной двуокиси кремния.
Планарные монолитные матричные буквенно-цифровые индикаторы из GaP с 5X7 элементами можно изготавливать также селективной жидкостной эпитаксией [89, 90]. В высокоомной подложке из GaP селективно выращиваются полоски GaP я-типа, легированного азотом и серой. Перпендикулярные им полоски р-типа можно изготовить с помощью еще одной селективной эпитаксии или диффузией через маску. Однако в силу ограничений, свойственных этому процессу (разд. 5.4), описанный метод не получил широкого распространения.