Полупроводниковый источник света Советский патент 1976 года по МПК H01L33/00 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности к светодиодам на основе монокристаллнческого карбида кремния. Известен полупроводниковый источник света на карбиде кремния, содержащий р -п -переход. Из-за разброса параметров исходного карбида кремния, даже выращиваемого за один технологический цикл, такие источники света имеют крайне малый выход качественных электролюминесцирующих р-л-переходов. Цель изобретения - воспроизводимое формирование необходимой для зффективной электролюминесценции в видимой области спектра структуры с оптимальной концентрацией активаторов люминесценции донорского типа. Достигается она использованием карбида кремния электронного типа проводимости с концентрацией нескомпенсированных доноров (например, азота) 0,8-5° использованием р - п. -перехода, состоящего из сильнолегированного низкоомного достаточно тон кого р - слоя (0,3 - 2мк), низкоомного базового п. - слоя с высокоомным тонким слоем (0,1 - 1,0 мк) между ними со сравнительно равномерным распределением соответствующего требуемому цвету электролюминесценции активатора в последнем. Наличие сильнолегированного низкоомного р - слоя и низкоомного базового п - слоя обеспечивает, во-первых, эффективную инжекцию носителей заряда в тонкий высокоомньп активированный слой; во-вторых, получение минимально возможных рабочих напряжений в диапазоне температур 60 - 200° С. Особенно важно для нормальной работы прибора в области низких температур наличие сильнолешрованного низкоомного р - слоя. Такой слой позволяет эффективно инжектировать носители заряда со стороны р - области при низких температурах, так как концентрация дырок в низкоомном сильнолегированном р - слое при температуре около 60 С оказьшается (несмотря на значительное уменьшение концентрации дырок с понижением температуры в дырочном карбиде кремния) существенно вьпле, чем концентрация носителей заряда в высокоомном активированном слое. Это обстоятельство влияет и на рабочее напряжение прибора, позволяя снизить его до минимально возможного. Толщина сильнолегированного низкоомного р - слоя должна быть, с одной стороны, достаточной (0,3 мк) для создания надежного контакта к р - области без опасности его повреждения; с другой

стороны, наличие р - слоя толщиной больше 2 мк ведет, как правило, к бесполезному повышению рабочего напряжения прибора.

Высокоомный тонкий слой со сраввительно равномерным распределением в нем соответствующего активатора играет роль основной люминесдентно-актив ной области прибора, внутри которого как раз и происходит большая доля излучательной рекомбинации инжектированых из р - и тг - областей дырок и электронов. Толщина этого слоя должна быть, следовательно, сравнимой с диффузионной длиной носителей заряда в карбиде кремния. Уменьшение толщины высокоомного слоя ведет к снижению эффективности электролюминесценции; утолщение этого слоя повышает рабочие напряжения. Таким образом, предлагаемые толщины высокоомного активированного слоя обеспечивают максимальный к л.д. прибора. Нали1ше высокоомного активированного слоя позволяет регулировать цвет электролюминесценции прибора путем введения в этот слой различных активаторов.

Источники света на карбиде кремния с предлагаемой структурой имеют следующие параметры:

яркость 20-30 нит при плотностях тока в 0,07-0,1 ам/см (светящаяся поверхность ограничивается только площадью базового кристалла); рабочее напряжение 2,3 -2,8 в.

Формула изобретения

Полупроводниковый источник света на кар&1де креглния, содержаиций р - п -переход, отличающийся тем, что, с целью воспроизводимого формирования необходимой для эффективной электролюминесценции в видимой области спектра структуры с наличием в ней оптимальной концентрации активаторов люминесценции донорного типа (например, азота), исходный карбид кремния электронного типа проводимости имеет концентрацию нескомпенсированных доноров (например, азота) 0,8-5 Ю ат/см, а структура р-п-перехода состоит из сильнолегированного низкоомного р-слоя толщиной 0,3-2 мк и HH3Koo viHoro базового а-сло с высокоомным слоем толщиной 0,1-1,0 мк между ними.