Materiali per l’optoelettronica Docente: Mauro Mosca (www.dieet.unipa.it/tfl) A.A. 2014-15 Ricevimento: alla fine della lezione o per appuntamento Università di Palermo – Facoltà di Ingegneria (DEIM)

Tabella periodica: III-V gruppo

mismatching reticolare Dal GaAs al GaAsP GaAs 870 nm ~3,6% mismatching reticolare GaAsP 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 a phonon must be created or annihilated l ≈ 0.5×10-6 m 2p/l << p/a 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

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

Sistema AlGaInP/GaAs

Bandgap sistema AlGaInP

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

(In tende a evaporare dalla superficie) 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 alta sensibilità dell’occhio umano (lumen…)

Flusso luminoso e prezzi di LED

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

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