8.9. Другие материалы с прямыми переходами

Кроме арсенида галлия и тройных соединений на его основе в качестве материалов инжекционных ПКГ применяют и другие соединения и Список этих соединений и их свойства приведены в табл. 8.5.

Длина волны излучения полупроводника связана с шириной запрещенной зоны и может быть изменена лишь в небольших пределах путем изменения концентрации примесей, приложения магнитного поля или давления. Поскольку необходимы источники когерентного излучения в самых различных диапазонах длин волн, то одной из важнейших задач исследователей является изыскание материалов, из которых можно было бы изготовить ПКГ, чтобы перекрыть весь видимый диапазон спектра.

Из соединений галлия типа фосфид галлия имеет непрямую зонную структуру, и поэтому используется лишь в виде твердых растворов с арсенидом галлия,

(кликните для просмотра скана)

что позволяет получать излучение с более короткой волной, чем

Долго не удавалось получить излучение из переходов в антимониде галлия. Основные трудности заключались во введении примесей в этот материал посредством диффузии, так как эти примеси образуют на поверхности пластины пнтерметаллические соединения с сурьмой, препятствующие дальнейшей диффузии. Положительные результаты были получены только при использовании метода эпитаксии из жидкой фазы или вытягивания перехода по методу Чохральского с поочередным добавлением в расплав теллура или цинка.

Лазерные диоды, изготовленные из тянутых переходов, имели небольшие пороговые плотности тока: около 1 000 А/см2 при (импульсный режим) и 300 А/см2 при (непрерывный режим).

Для исследований зависимости длины волны излучения интересен ряд соединений индия: которые все имеют прямые переходы.

ПКГ из фосфида индия по своим свойствам не отличаются от диодов из арсенида галлия вследствие близости электрофизических свойств этих материалов. Смещение максимума спонтанного излучения с изменением температуры составляет смещение мод — примерно А/град. Зависимость порогового тока от температуры, как и у арсенида галлия, т. е. , где для температур более

Диоды из арсенида индия изготавливают по той же диффузионной методике, как описано для арсенида галлия, т. е. диффузией цинка в материал -тила, легированный теллуром до концентрации Точно так же изготавливают и диоды из антимонида индия т. е. диффузию цинка проводят в материал, легированный теллуром до концентрации

Из смешанных кристаллов типа кроме рассмотренных выше для изготовления ПКГ используют соединения На диодах из твердых растворов можно получать излучения с длинами волн более 8 400 А. Оба материала являются ирямозонными и, следовательно, ширина запрещенной зоны монотонно возрастает с увеличением содержания индия. К сожалению, эти диоды имеют очень высокие пороги генерации.

Аналогично прямозонными во всем диапазоне составов являются твердые растворы которые перекрывают спектральную область от 0,97 до 3,15 мкм. Порог генерации также зависит от состава. Например, для пороги находятся в пределах 6 420— 12 600 А/см2, а для порог составляет 100 000 А/см2. Причины этого явления пока не понятны, но, вероятно, это связано с потерями на поглощение свободных носителей.

Интересно сравнить электролюминесцентные свойства соединения типов и те, и другие имеют прямые переходы. Однако соединения за редким исключением, не дают эффективной электролюминесценции. Считают, что причина заключается в трудности образования перехода в них. Например, легко изготовить сульфид цинка -типа, но введение в него примесей, которые должны быть донорами, приводит к образованию высокоомного материала. Возможно также, что в этих материалах имеются примесные центры безызлучательной рекомбинации, которые трудно удалить при очистке материала. Примеси действительно играют большую роль в электролюминесценции соединений чем

Типичная электролюминесценция сульфида цинка в видимой области спектра является результатом излучательной рекомбинации на примссях. Примесные энергетические уровни расположены в запрещенной зоне и энергия рекомбинации всегда меньше ширины запрещенной зоны. Несмотря на то, что соединения имеют прямые зоны, в них преобладают безызлучательные рекомбинационные процессы. Эффективная люминесценция наблюдалась только в теллуридах цинка и кадмия и сульфиде свинца

Из соединений кроме теллуридов и селенидов свинца для изготовления диодов используют твердые растворы благодаря чему получены излучатели в диапазоне мкм. Диоды изготавливают на основе монокристаллических пластин, выращенных из газовой фазы. Диод, изготовленный из материала, содержащего излучает при гелиевой температуре на длине волны 10,6 мкм, соответствующей длине волны мощных газовых ОКГ на Выходную частоту диода можно перестраивать в диапазоне до 50 Гц.