160424. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolumineszkáló eszköz előállítására
160424 „záró közponf-jaiiban („killer centers") jönnek létre, és hatásuk abban nyilvánul meg, hogy csökkentik a sugárzó rekombinációs folyamat számára rendelkezésre álló áramot. Ügy találtuk, hogy az elmélettel és gyakorlattal ellentétben a donor szennyeződés, például tellur vagy szelén adagolási mennyiségének növelése a fénykibocsátás hatásfokának gyors csökkenését okozza. Ez annak tulajdonítható, hogy járulékos donor atomok nagyobb mértékben létesítenek járulékos „záró központ"-okat, mint amennyire az injektált áram intenzitása növekszik. Másrészt úgy találtuk, hogy ha donor szennyezőként ként használunk, legalább egy nagyságrenddel kevesebb „záró központ" keletkezik, mint a tellur és szelén esetén. A találmány szerinti eljárással olyan elektrolumineszkáló eszközt kívánunk előállítani, amelynek a kristályrácsa 'nitrogén csapdákat tartalmazó galhumfoszfid kristály, és amely p-n átmenetet alkotó p-típusú és n-típusú rétegből áll, ahol az n-típusú réteg olyan koncentrációiban tartalmaz ként, hogy az akceptorokhoz képest 5-li016 —2-lfl 17 cm -3 donortöbblet van. Megállapítottuk, hogy amikor a kén adagolási mennyisége folytán a donor atomok száma a fent megadott mértékben különbözik az akceptor atomok számától, szokatlanul jó hatásfok érhető el. Jóllehet ezek a hatásfokok kisebbek a vörös fényt emittáló hasonló diódák hatásfokánál, de mivel az emberi szemnek a zöld fény iránti 'érzékenysége körülbelül harmincszor nagyobb a vörös fénnyel szentben mutatott érzékenységénél, a zöld fényt emittáló dióda fényessége összehasonlítható a vörös fényt emittáló diódák fényességével, sőt igen kismértékű kénszennyezés esetén még nagyobb is annál. Az ismertetett, igen kis mennyiségű kén szennyezést tartalmazó, szobahőmérsékleten feszültség hatására elektrolumineszkáló galliumfoszfid alapú eszközt a találmány szerint úgy állítjuk elő, hogy galliumot, galliumfoszfidot és galliumszulfidot meghatározott mennyiségi arányban edénybe adagolunk, az elegyet az edény evakuálása után 1100—1300 °C hőmérsékletre hevítjük ós az egyensúlyi állapot elérésiéig ezen a hőmérsékleten tartjuk, ezt köve-* tőén szotoaihőmérsókletre hűtjük és belőle legalább egy n-típusú galliumfoszfid kristályt elkülönítünk, majd a kristály 11.1 kristálysíkja irányában végzett polírozással polírozott n-tíipusú kristályt állítunk elő, a polírozott n-típusú kristály foszforos felületére 1000—1100 °C hőmérsékleten hidrogénből, valamint ammóniából álló gázkeverék áramoltatása mellett folyadék fázisból epitaxiálisan p-típusú réteget növesztünk, galliumfoszfidot és akceptor szenynyeződést tartalmazó folyékony galliumnak az n-típusú kristályra történő ráöntésével, amikoris a gallium, galliumfoszfid és galliumszulfid mennyiségi arányát körülbelül 50 : 5 :10_í -re választjuk. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 es A találmány szerint előállított eszköz p-n átmenetére megfelelő, nevezetesen 2 Volt nagyságú előfeszültséget kapcsolva a dióda az n-rétegből zöld fényt bocsát ki, és a fénykibocsátás hatásfoka legalább egy nagyságrenddel nagyobb, mint az adalékként szelént, vagy tellurt használó hasonló diódák fénykibocsátásának hatásfoka. A találmány szerint előállított diódák hatásfoka legalább 1 amper áramerősségig az árammal telítődés nélkül növekszik. A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük, ahol az 1. ábrán a találmány sBoriniti eljárással előállított elektrolumineszkáló eszköz vázlatos rajza és áramköri elrendezése, a 2. ábrán bizonyos elektrolumineszkáló eszközök szennyezettségi szintje és a hatásfok közötti összefüggést feltüntető diagram látható. Az 1. ábrán egyszerű p-n átmenetes elektroiumineszkáló eszközt tüntettünk fel, amely a színkép zöld tartományában, például az 5650 A hullámhosszúságtól kétoldalt eső körülbelül 150 A szélességű félsávokiban szobahőmérsékleten zöld fényt bocsát ki. Az 1. ábrán látható 11 eszközben n-típusú réteg létesítése végett kénnel adalékolt galliumfoszfidból készült 12 kristály van. A 12 kristályon nitrogén- és cink-adalékos GaP anyagú p-típusú 13 réteg helyezkedik el, amelyet célszerűién epitaxiálisan növesztünk. Így 14 p-n átmenet jön létre. A p és n rétegekhez 16 és 17 villamos kontaktusok csatlakoznak, amelyek bármilyen alkalmas anyagból, például arany-cink ötvözetből, vagy ónból lehetnek. 18 feszültségforrás, amelyet vázlatosan telepként ábrázoltunk, nyitó előfeszítésű helyzetben a 16 és 17 érintkezők közé van iktatva. A 18 feszültségforrással sorbakötött változtatható 19 ellenállás lehetővé teszi a 11 eszközre adott előfeszültség szabályozását. Az ábrázolt példaként! kiviteli alak működésmódja a következő: Amikor a 11 eszközre elegendően nagy, például 2 vagy 3 volt nagyságú feszültséget adunk, az eszköz zöld fényt bocsát ki. Jelenlegi elméleti elképzelésünk szerint feltételezzük, hogy az n-típusú 12 rétegből származó elektronok a 14 p-n átmeneten keresztül a nitrogén^adalékos p-típusú 13 rétegbe sodródnak át, ahol a p-létegiben levő lyukak mentén kialakuló izoelektronikus csapdákba esnek. Az ilyen módon befogott lyukak és elektronok zöld fényt létesítve rekomibinálódnak. Az alkalmazott feszültséggel létesített teljes áramnak csak kis része hasznosul a sugárzó rekombinációs folyamatban. Az áram többi része az átmenet körzetében levő „záró közponf-oklban elektronok és lyukak nem sugárzó rekombinálódásánál megy veszendőbe. Ügy találtuk, hogy ha az injektált áram növelése végett a donoir^adalékot növeljük, a „záró központ"-ok még nagyobb mértékben szaporodnak és ezzel a hatásfokot ténylegesen csökken<}
