нкова в той час керівництво фірми IBM не підтримала. p> На початку 80-х років Г. В. Сапарін і М. В. Чукич в Московському державному університеті ім. М. В. Ломоносова виявили, що після дії електронного пучка зразок GaN, легований Zn, локально стає яскравим люмінофором. Були запропоновані пристрої оптичної пам'яті з просторовим дозволом 1-10 мкм. Але причину яскравого світіння - активацію акцепторів Zn під впливом пучка електронів - Тоді зрозуміти не вдалося. p> Цю причину розкрили І. Акасака і Х. Амано з Нагойского університету. Справа виявилася в тому, що домішкові атоми Zn при зростанні кристала реагували з неминуче присутніми атомами водню, утворювали нейтральний комплекс Zn-H + і переставали працювати акцепторами. Обробка електронним пучком руйнувала зв'язку Zn-H + і повертала атомам Zn акцепторну роль. Зрозумівши це, японські вчені зробили принциповий крок у створенні pn-переходів з GaN. Для аналогічного акцептора, Mg, було показано, що обробкою скануючим електронним пучком можна р-шар GaN з домішкою Mg зробити яскраво люмінесцирующим, що має більшу концентрацію дірок, яка необхідна для ефективної інжекції дірок в pn-перехід. Автори заявили патент на ефективне легування GaN р-типу.
Однак розробники світлодіодів не звернули належної уваги на їх публікації.
А прорив у виготовленні блакитних світлодіодів скоїв С. Накамура з фірми Nichia Chemical. 29 листопада 1993 року, коли компанія Nichia Chemical Industries оголосила, що завершила розробку блакитних світлодіодів на основі GaN і планує приступити до їх масового виробництва, загальна реакція компаній, що виробляють оптоелектронні прилади та компоненти була: В«хто?В». Лише небагато, навіть в Японії, коли-небудь чули про Nichia - ця компанія ніколи не значилася серед зареєстрованих у оптоелектронної промисловості. І мало хто звернув увагу на пару статей, опублікованих незадовго до цього С. Накамурою, молодим дослідником з Nichia.
Накамура почав роботу над створенням синьо-зелених світлодіодів. Знаючи, що головною проблемою є отримання відповідних матеріалів, а гарним методом їх вирощування - MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition) - метод осадження плівок з металоорганічних сполук. p> Перший комерційний синій світлодіод був зроблений Накамурою на початку 1994 року на основі гетероструктури InGaN/AlGaN з активним шаром InGaN, легованим Zn. p> Вихідна потужність становила 3 ​​мВт при прямому струмі 20 мА з квантовим виходом (відношенням числа інжектованих електронів до числа утворилися фотонів) 5,4% на довжині хвилі випромінювання 450 нм. Незабаром після цього за рахунок збільшення концентрації In в активному шарі був виготовлений зелений світлодіод, що випромінює з силою світла 2 кд. Він складається з 3-нанометрового активного шару In0, 2Ga0, 8N, укладеного між шарами p-AlGaN і n-GaN, вирощеними на сапфірі. Такий тонкий шар InGaN зводить до мінімуму впливу неузгодженості решіток: пружне напруження в шарі може бути знято без утворення дислокацій і якість кристала залишається високим. Тут шар InGaN утворює одиночну квантову яму, в якій локалізовані електрони і дірки, що надходять з навколишнього матеріалу. Через просторового обмеження руху носіїв струму відбувається ефективна излучательная рекомбінація. Швидкість рекомбінації залежить від змісту In в активному шарі і енергії квантованих станів, які, у свою чергу, залежать від товщини квантової ями та енергетичного бар'єру між шаром InGaN і оточуючим матеріалом, а зміна товщини дає можливість додатково управляти довжиною хвилі випромінювання. У 1995 році при ще меншій товщині шару InGaN і більш високому вмісті In вдалося підвищити силу світла до 10 кд на довжині хвилі 520 нм, а квантову ефективність до 6,3%, причому час життя світлодіодів становило 5х104ч (виміряне), а з теоретичних оцінками - більше 106 год (близько 150 років!). br/>
Отримання білого світла з допомогою світлодіодів
На сьогоднішній момент існує три способи отримання білого світла за допомогою світлодіодів: змішування в певній пропорції випромінювання червоного, зеленого і синього світлодіодів. При цьому можуть бути використані як окремі світлодіоди різних кольорів, так і 3-кристальні світлодіоди, об'єднуючі кристали червоного, синього і зеленого світіння в одному корпусі. На рис. 2 показано отримання білого світла шляхом змішування в певній пропорції випромінювання червоного, зеленого і синього світлодіодів.
В
Основою дешевшого і поширеного способу отримання світлодіода білого світла є напівпровідниковий кристал структури InGaN, випромінюючий на довжині хвилі 460-470 нм (синій колір) і нанесений зверху на поверхню кристала люмінофор на основі YAG (ітрій-гадолиниевой гранатів, активізований Се3 +), випромінюючий в широкому діапазоні видимого спектру і що має максимум в його жовтої частини спектру.
На рис. 3 показано отримання білого світла за допомогою кристала синього світлодіода і нанесеного на нього шару жовтого люмінофора. <...
