Materiali per l’optoelettronica Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl) A.A. 2015-16 Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM) Tabella periodica: III-V gruppo Dal GaAs al GaAsP GaAs 870 nm GaAsP ~3,6% mismatching reticolare soluzione: buffer layer dislocazioni Sistemi GaAs, GaAsP, GaP Gap diretta e indiretta: ricombinazione a ≈ 10-10 m electron wave vector: between -p/a e +p/a photon wave vector: 2p/l l ≈ 0.5×10-6 m 2p/l << p/a a phonon must be created or annihilated the transition must conserve the TOTAL wave vector of the system! Gap diretta e indiretta: ricombinazione Impurità come centri di ricombinazione k spread enough (-p/a; + p/a) to allow a significant number of transitions without phonon assistance Transizioni sistema GaAsP Sistema GaAsP:N Sistema GaAsP:N Sistema GaAsP:N Diagramma energia vs. parametro di maglia Sistema AlGaAs/GaAs gap diretta gap indiretta Diagrammi a bande AlGaAs/GaAs problemi di affidabilità e degrado (ossidazione e idrolisi) - packaging - lower content of Al - lower layer thickness Sistema AlGaInP/GaAs x = 0.53 In = 50% Bandgap sistema AlGaInP Linee di costante parametro di maglia e lunghezza d’onda di emissione (AlGaInP) Sistema AlGaInN difficile da crescere (In tende a evaporare dalla superficie) Dislocazioni 107-109 cm-2 Efficienza luminosa di LED visibili Efficienza luminosa di LED visibili GREEN GAP alta sensibilità dell’occhio umano (lumen…) LED basati su diversi sistemi materiali più difficili da crescere (alta % di In) Indice di Miller wurtzite Sistema AlGaInN (con fattore di bowing) Polarizzazione spontanea e piezoelettrica nei nitruri Polarizzazione spontanea e piezoelettrica nei nitruri Regione attiva sottile e spessa polarizzazione schermata da: a) forte drogaggio regione attiva b) alta iniezione di corrente blue shift Contatti ohmici ed effetti di polarizzazione InGaN thin cap p-type GaN tunneling di lacune tensione di soglia più bassa Drogaggio p del GaN low doping activation (Mg) l’idrogeno fornisce gli elettroni agli accettori Dislocazioni nel GaN GaN wurtzite corindone Dislocazioni cariche negativamente + Ricombinazione nelle dislocazioni centri di ricombinazione! (non radiativi) Why high recombination efficiency? States outside the bandgap Why high recombination efficiency? Cluster di In Efficienza radiativa e pitch density