Деградация структур на основе InGaN/GaN под действием γ-облучения 

Любовь Николаевна Вострецова, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры инженерной физики, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Льва Толстого, 42), Kapiton04@yandex.ru
Марат Юсупович Махмуд-Ахунов, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физического материаловедения, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Льва Толстого, 42) , maratmau@mail.ru
Амина Азатовна Чулакова, студентка, Ульяновский государственный университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Льва Толстого, 42) , tchulakowa@mail.ru

Актуальность и цели. В настоящее время гетероструктуры GaN/InGaN являются основной элементной базой современной оптоэлектроники. Широкое распространение структур на основе ingan обусловливает высокие требования к надежности. Для обеспечения высокой надежности ногетероструктур необходимо понимание механизмов излучательной и безызлучательной рекомбинации, механизмов деградации в данных материалах, а следовательно, и понимание природы внутренних дефектов, оказывающих влияние на электрические и оптические характеристики светодиодов. Значительное место отводится изучению радиационной стойкости гетероструктур на основе InGaN/GaN, что связано с возможностью вскрывать природу существующих в исследуемых образцах дефектов, исследовать влияние обнаруженных дефектов на эффективность светодиодных структур. Целью данной работы является исследование влияния γ-излучения на электрические характеристики светодиодных структур на основе ingan/gan синего свечения. Материалы и методы. Исследуются синие светодиоды на основе InGaN/GaN (длина волны при комнатной температуре 470 нм). Для достижения поставленной цели проводилось измерение прямых и обратных вольт-амперных характеристик на автоматизированной измерительной установке в диапазоне доз γ-излучения 0–0,4 МРад. Для объяснения обнаруженных изменений на вольт-амперных характеристиках использовались методы рекомбинационной спектроскопии и нестационарной спектроскопии глубоких уровней. Результаты. Установлено, что основным механизмом токопереноса в диапазоне напряжений до 2,5 В для исследуемых структур является туннелирование. В этом же диапазоне напряжений наблюдается зависимость величины прямого и обратного тока от дозы γ-излучения: при 0,2 МРад наблюдается уменьшение тока относительно необлученного образца, при 0,4 МРад – увеличение тока относительно необлученного образца. Методами рекомбинационной спектроскопии и нестационарной спектроскопии глубоких уровней обнаружен уровень с энергией 0,60 ± 0,02 эВ, участвующий в создании туннельного потока. Выводы. С помощью обобщенной модели рекомбинации показано, что величина туннельного тока зависит от концентрации глубоких центров, создающих энергетические уровни в запрещенной зоне. Методом рекомбинационной спектроскопии (по зависимости dβ/dU=f(U), где β – дифференциальный показатель наклона вольт-амперных характеристик) установлено влияние γ-облучения на концентрацию глубоких уровней, участвующих в создании туннельного потока. Показано, что при дозе 0,2 МРад амплитуда экстремума уменьшается, а при 0,4 МРад увеличивается, что согласуется с поведением прямого и обратного туннельного потока.

Ключевые слова

светодиод, квантовая яма, γ-облучение, рекомбинационная спектроскопия 

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Вострецова Л. Н., Махмуд-Ахунов М. Ю., Чулакова А. А. Деградация структур на основе InGaN/GaN под действием γ-облучения // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2022. № 3. С. 72–84. doi:10.21685/2072-3040-2022-3-7