Істотний внесок у розвиток даного напрямку внесли радянські вчені. Жорес Іванович Алфьоров, академік Російської академії наук (РАН), директор Фізико-технічного інституту ім. А. Ф. Іоффе, лауреат Ленінської премії, отримав золоту медаль Американського фізичного товариства за дослідження гетероструктур на основі AlGaAs ще в 70-х рр. минулого століття. У 2000 р, коли стало ясно, наскільки велике значення цих робіт для розвитку науки і техніки, наскільки важливі їх практичні застосування для людства, йому була присуджена Нобелівська премія [8].
Але варто почати розповідь про даному етапі розвитку технології світлодіодів по порядку. Ера напівпровідникових сполук типу АIIIВV почалася в 50-х рр. Оскільки напівпровідникові матеріали даного типу є штучно створеними, їх до цього часу просто не існувало. Сучасні напівпровідники аналізованої групи мають дуже гарні оптичними характеристиками, і для виготовлення світлодіодів на їх основі застосовуються багато з сучасних технологій.
У 1954 р, після того як навчилися отримувати з розплавів монокристали GаАs, почався бум досліджень напівпровідникових сполук типу АIIIВV. Монокристали розрізалися, а одержувані пластини полірувалися і використовувалися в якості підкладок для формування на них методами епітаксії з рідкої фази (рідиннофазної епітаксії, ЖФЕ) і епітаксії з газової фази (газофазной епітаксії, ГФЕ) напівпровідникових структур c pn-переходом. У 1962 р з'явилося відразу кілька публікацій про створення інфрачервоних світлодіодів в діапазоні довжин хвиль 870-980 нм і GаАs-лазерів [3]. Серійний випуск перших GаАs-світлодіодів був налагоджений Texas Instruments Corporation на початку 1960-х рр. Це були світлодіоди інфрачервоного діапазону оптичного спектру, з довжиною хвилі випромінювання 870 нм.
На початку 60-х рр. науковий колектив, до складу якого входили відомі вчені з IBM Thomas J. Watson Research Center, розташованого в Йорктаун Хейтс в годині їзди на північ від Нью-Йорка, такі як Джеррі Вудалл, Ганс Руппрехт, Манфред Пілкухн, Маршалл Натан та ін., провів велику дослідницьку роботу по створенню світлодіодів на основі GаАs і АlGаАs і вивченню їх характеристик. Роботи даного колективу вчених були спрямовані на створення світлодіодів видимого діапазону оптичного спектру. Для цього були обрані два матеріали: GаАsР і АlGаАs. Тоді ж навчилися вирощувати епітаксіальні АlGаАs-шари на прозорих gар-підкладках, що дало можливість створити світлодіоди видимого діапазону оптичного спектру.
Початок історії світлодіодів видимого діапазону оптичного спектру датується 1962, коли Холоньяк і Бевака в журналі Applied Physics Letters опублікували своє повідомлення про когерентном випромінюванні видимого світла, спостережуваному на pn-переході GаАsР. Хоча це світіння було виявлено при низькій температурі, виявилося, що GаАsР-світлодіоди працюють і при кімнатній температурі. Випуск перших світлодіодів на основі GаАsР був початий General Electric Corporation (GE) на початку 60-х рр. Вони випромінювали світло в червоній області видимого оптичного спектру. Їх випустили зовсім мало, і вони використовувалися в основному в аматорській радіоелектроніці.
Серійний випуск таких світлодіодів був налагоджений Monsanto Corporation. У 1968 р ця компанія побудувала завод, на якому стали виготовляти порівняно недорогі GаАsР-світлодіоди [3]. Цей рік можна назвати початком ери твердотільних випромінювачів. Продажі таких світлодіодів в період 1968-1970 рр. стрімко росли, подвоюючись кожні кілька місяців. Світлодіодні кристали, що випускалися Monsanto Corporation, представляли собою GаАsР-pn-структури, вирощені на GаАs-підкладках, випромінюючі фотони з довжиною хвилі, відповідної червоному діапазону видимого спектру.
Прямі й непрямі міжзонний переходи, так само як і висока щільність дислокацій, обмежують яскравість GаАsР-світлодіодів. В даний час структури GаАsР/GаАs використовуються в основному для виготовлення світлодіодів червоного свічення, що володіють невисокою яскравістю, застосовуваних в якості індикаторних ламп [3]. Застосування таких світлодіодів в програмованому калькуляторі показано на рис. 3.
Рисунок 3 індикаторні світлодіоди на основі GaAsP червоного кольору світіння в дисплеї програмованого калькулятора
Світлодіоди на основі АlGаАs/GаАs-структур інфрачервоного діапазону широко використовуються в системах дистанційного керування аудіо- та відеотехнікою, а також у локальних мережах зв'язку [3]. А АlGаАs/GаАs-світлодіоди червоного свічення не тільки є світлодіодами видимого діапазону оптичного спектру, але і володіють підвищеною яскравістю. До того ж їх квантовий вихід випромінювання вище, ніж у GаАsР/GаАs-світлодіодів червоного свічення, але нижче, ніж АlInGаР/GаАs-діодів [3].
Перші gар-світлодіоди ч...
