Зіновчук А. В. Вплив ефекту концентрування струму на поведінку електронно-діркової плазми в багатошарових світловипромінюючих структурах

Дисертаційна робота присвячена дослідженню ефекту концентрування струму в багатошарових світловипромінюючих діодах видимої (InGaN/GaN), ближньої (AlGaAs/GaAs) та середньої (InAsSbP/InAsSb) інфрачервоних областей. Шляхом локальних вимірювань температури показано, що наслідком ефекту концентрування струму є наявність значних неоднорідностей розігріву в світлодіодах на основі InGaN/GaN квантових ям (L=460-470 нм). Сумарний вплив електричних і теплових ефектів призводить до виникнення "теплових пасток" - малих ділянок (діаметром 20 мкм) підвищеної температури в середині активної області приладів градієнт температури в яких досягає 10^(4) С/см. Експериментально виявлена і теоретично обґрунтована залежність ефекту концентрування струму від ширини забороненої зони активної області (довжини хвилі електролюмінесценції) планарних світлодіодів середньої інфрачервоної області (L=3-5 мкм) на основі InAsSbP/InAsSb подвійних гетероструктур. При однаковому рівні інжекції в більш довгохвильових світлодіодах спостерігається більш неоднорідний розподіл електролюмінесценції в порівнянні з короткохвильовими. Крім того, зростання впливу безвипромінювальної рекомбінації призводить і до більшої температури розігріву довгохвильових світлодіодів. Не дивлячись на існуючі недоліки інфрачервоних світлодіодів в роботі показано, що вони успішно можуть бути використані в приладах імітації динамічних інфрачервоних сцен. Такі переваги світлодіодів як швидкодія (частота модуляції >20 кГц), широкий діапазон ефективних температур, багатоспектральна імітація (в декількох вузьких підзонах середньої інфрачервоної області) і можливість симуляції "холодних" сцен в режимі негативної люмінесценції, роблять їх конкурентоспроможними поряд з тепловими випромінювачами і лазерами. На прикладі AlGaAs/GaAs фліп-чіп мезаструктур (L=0.87-0.88 мкм) вивчений вплив ефекту концентрування струму на локальні розподіли температури розігріву в світлодіодах з 98 % внутрішнім квантовим виходом. Показано, що не дивлячись на високий внутрішній квантовий вихід і вигідну з точки зору розтікання струму двосторонню мезаструктуру, поряд з значним розігрівом (T=50 C) в AlGaAs/GaAs світлодіодах присутній також і значно неоднорідний розподіл температури активної області (градієнт температури >950 С/см), який є відповідальним за передчасну деградацію приладів. Теоретично передбачено існування двох типів ефекту концентрування в мезаструктурах: контактний ефект концентрування струму, що спостерігається безпосередньо біля поверхні металічного контакту і ефект концентрування в активній області світлодіода.