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Materiali per l’optoelettronica Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl) Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento Università di Palermo.

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1 Materiali per l’optoelettronica Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl) Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM) A.A

2 Tabella periodica: III-V gruppo

3 Dal GaAs al GaAsP GaAs 870 nm GaAsP ~ 3,6% mismatching reticolare dislocazioni soluzione: buffer layer

4 Sistemi GaAs, GaAsP, GaP

5 Gap diretta e indiretta: ricombinazione the transition must conserve the TOTAL wave vector of the system! photon wave vector: 2  electron wave vector: between -  a e +  /a  ≈ 0.5×10 -6 m a  ≈ m 2  a a phonon must be created or annihilated

6 Gap diretta e indiretta: ricombinazione

7 Impurità come centri di ricombinazione k spread enough (-  /a; +  /a) to allow a significant number of transitions without phonon assistance

8 Transizioni sistema GaAsP

9 Sistema GaAsP:N

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12 Diagramma energia vs. parametro di maglia

13 Sistema AlGaAs/GaAs

14 Diagrammi a bande AlGaAs/GaAs problemi di affidabilità e degrado (ossidazione e idrolisi) - packaging - lower content of Al ower layer thickness

15 Sistema AlGaInP/GaAs

16 Bandgap sistema AlGaInP

17 Linee di costante parametro di maglia e lunghezza d’onda di emissione (AlGaInP)

18 Sistema AlGaInN difficile da crescere (In tende a evaporare dalla superficie)

19 Dislocazioni cm -2

20 Efficienza luminosa di LED visibili

21 alta sensibilità dell’occhio umano (lumen…)

22 Flusso luminoso e prezzi di LED

23 LED basati su diversi sistemi materiali più difficili da crescere (alta % di In)

24 Sistema AlGaInN (con fattore di bowing)

25 Polarizzazione spontanea e piezoelettrica nei nitruri

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27 Regione attiva sottile e spessa polarizzazione schermata da: a) forte drogaggio regione attiva b) alta iniezione di corrente blue shift

28 Contatti ohmici ed effetti di polarizzazione p-type GaN InGaN thin cap tunneling di lacune tensione di soglia più bassa

29 Drogaggio p del GaN low doping activation (Mg) l’idrogeno fornisce gli elettroni agli accettori

30 Dislocazioni nel GaN corindone wurtzite GaN

31 Dislocazioni cariche negativamente +

32 Ricombinazione nelle dislocazioni centri di ricombinazione! (non radiativi)

33 Why high recombination efficiency? States outside the bandgap

34 Why high recombination efficiency? Cluster di In

35 Efficienza radiativa e pitch density

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