Вклад зонного флуктуационного потенциала и разупорядоченности гетерограниц в падение эффективности светодиодов на основе нитридов

Экспериментально определены значения зонного флуктуационного потенциала (ЗФП) в квантовых ямах, расположенных в области объемного заряда (ООЗ) р–n-перехода, и латерального ЗФП в квантовых ямах вне ООЗ в синих, зеленых и ультрафиолетовых светодиодах на основе нитридов. На примере зеленых светодиодов показано, что низкая внешняя квантовая эффективность (ВКЭ) светодиодов в максимуме коррелирует с ростом ЗФП и разупорядоченностью гетерограниц в квантовых ямах, расположенных в ООЗ. Снижение ВКЭ в максимуме вызвано захватом носителей заряда на заряженные центры, локализованные на разупорядоченных гетерограницах. Величина латерального ЗФП в квантовых ямах, расположенных вне ООЗ, является основным параметром, определяющим падение ВКЭ от момента открытия р–n-перехода до плотностей тока 30—40 А/см². 

1. M. Meneghini, C. De Santi, A. Tibaldi, M. Vallone, F. Bertazzi, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Goano. J. Appl. Phys., 127 (2020) 211102

2. L. Wang, J. Jin, Ch. Mi, Zh. Hao, Y. Luo, Ch. Sun, Y. Han, B. Xiong, J. Wang, H. Li. Materials, 10 (2017) 1233

3. M. A. Caro, S. Schulz, E. P. O’Reilly. Phys. Rev. B, 88 (2013) 214103

4. A. M. Armstrong, B. N. Bryant, M. H. Crawford, D. D. Koleske, S. R. Lee, J. J. Wierer. J. Appl. Phys., 117 (2015) 134501

5. L. C. Le, D. G. Zhao, D. S. Jiang, L. Li, L. L. Wu, P. Chen, Z. S. Liu, J. Yang, X. J. Li, X. G. He, J. Zhu, H. Wang, S. M. Zhang, H. Yang. J. Appl. Phys., 114 (2013) 143706

6. A. I. Alhassan, N.G. Young, R. M. Farrell, C. Pynn, F. Wu, A. Y. Alyamani, Sh. Nakamura, S. P. Den Baars, J. S. Speck. Opt. Express, 26, N 5 (2018) 5591—5601

7. A. Tian, J. Liu, L. Zhang, Z. Li, M. Ikeda, Sh. Zhang, D. Li, P. Wen, F. Zhang, Y. Cheng, X. Fan, H. Yang. Opt. Express, 25, N 1 (2017) 415—421

8. T.-J. Yang, R. Shivaraman, J. S. Speck, Y.-R. Wu. J. Appl. Phys., 116 (2014) 113104

9. R. Butté, L. Lahourcade, T. K. Uždavinys, G. Callsen, M. Mensi, M. Glauser, G. Rossbach, D. Martin, J.-F. Carlin, S. Marcinkevičius, N. Grandjean. Appl. Phys. Lett., 112 (2018) 032106

10. M. Piccardo, Ch.-K. Li, Y.-R. Wu, J. S. Speck, B. Bonef, R. M. Farrell, M. Filoche, L. Martinelli, J. Peretti, C. Weisbuc. Phys. Rev. B, 95 (2017) 144205

11. Ch.-K. Li, M. Piccardo, L.-Sh. Lu, S. Mayboroda, L. Martinelli, J. Peretti, J. S. Speck, C. Weisbuch, M. Filoche, Y.-R. Wu. Phys. Rev. B, 95 (2017) 144206

12. M. L. Badgutdinov, A. E. Yunovich. Semiconductors, 42 (2008) 429—438

13. S. Schulz, M. A. Caro, C. Coughlan, E. P. O’Reilly. Phys. Rev. B, 91 (2015) 035439

14. V. N. Petrov, V. G. Sidorov, N. A. Talnishnikh, A. E. Chernyakov, E. I. Shabunina, N. M. Shmidta, A. S. Usikov, H. Helava, Yu. N. Makarov. Semiconductors, 50, N 9 (2016) 1173—1179

15. M. Mandurrino, M. Goano, M. Vallone, F. Bertazzi, G. Ghione, G. Verzellesi, M. Meneghini, G. Meneghesso, E. Zanoni. J. Comput. Electron., 14 (2015) 444—455

16. Sh. Zhou, J. Li, Y. Wu, Y. Zhang, Ch. Zheng, Sh. Liu. J. Appl. Phys., 57 (2018) 051003

17. S. Steingrube, O. Breitenstein, K. Ramspeck, S. Glunz, A. Schenk, P. P. Altermatt. J. Appl. Phys., 110 (2011) 014515

18. A. Y. Polyakov, N. M. Shmidt, N. B. Smirnov, I. V. Shchemerov, E. I. Shabunina, N. A. Talnishnih, I.-H. Lee, L. A. Alexanyan, S. A. Tarelkin, S. J. Pearton. J. Appl. Phys., 125 (2019) 215701

19. N. A. Talnishnikh, A. E. Ivanov, A. G. Smirnova, E. I. Shabunina, N. M. Shmidt. J. Phys. Conf. Ser., 1199 (2019) 012015

20. N. M. Shmidt, A. E. Chernyakov, N. A. Talnishnih, A. E. Nikolaev, A. V. Sakharov, V. N. Petrov, E. V. Gushchina, E. I. Shabunina. J. Crystal Growth, 520 (2019) 82—84

21. R. Aleksiejūnas, K. Nomeika, S. Miasojedovas, S. Nargelas, T. Malinauskas, K. Jarašiūnas, Ö. Tuna, M. Heuken. Phys. Status Solidi (b), 252, N 5 (2015) 977—982

22. M. Auf der Maur, A. Pecchia, G. Penazzi, W. Rodrigues, A. Di Carlo. Phys. Rev. Lett., 116 (2016) 027401

23. G. Pozina, R. Ciechonski, Z. Bi, L. Samuelson, B. Monemar. Appl. Phys. Lett., 107 (2015) 251106

24. A. V. Aladov, A. E. Chernyakov, A. E. Ivanov, A. L. Zakgeim. Tech. Phys. Lett., 47 (2021) 834

25. Е. I. Shabunina, М. Е. Levinshtein, М. М. Kulagina, S. Yu. Kurin, А. Е. Chernyakov, V. N. Petrov, V. V. Ratnikov, I. N. Smirnova, S. I. Troshkov, N. М. Shmidt, А. S. Usikov, H. Helava, Yu. N. Makarov. J. Phys. Conf. Ser., 643 (2015) 012128

26. A. Y. Polyakov, N. M. Shmidt, N. B. Smirnov, I. V. Shchemerov, E. I. Shabunina, N. A. Talnishnih, P. B. Lagov, Yu. S. Pavlov, L. A. Alexanyan, S. J. Pearton. ECS J. Solid State Sci. Technol., 7, N 6 (2018) 323—328