Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 60 стр.

                           Eg
                                  x = 1,0
                             3
                                 0,85        0,65
                                 0,4
                             2
                                                          зона
                                                          проводимости

                             1

                                                    hν
                             0
                                              валентная
                                              зона
                                        Г              X
                                            волновой вектор, k
Рис. 4.4. Энергетическая зонная структура GaAs1-xPx. Значения состава соответствуют
красному (x = 0,4), оранжевому (0,65), желтому (0,85) и зеленому (1,0) свету [8, 19]

     Из рисунка 4.4 видно, что при x = 0,45 и значении ширины запрещенной зоны
Eg = 1,77 эВ, полупроводник переходит из прямозонного в непрямозонный.
     Для повышения эффективности излучательных переходов при x > 0,45 в
полупроводник вводят излучательные центры, например азот (N). Атомы азота,
внедренные в полупроводник, замещают атомы фосфора в узлах решетки.
Азот и фосфор имеют одинаковую внешнюю электронную структуру (оба
относятся к V группе элементов периодической системы), а структуры их
внутренних оболочек сильно различаются. Это приводит к возникновению
вблизи зоны проводимости электронного уровня захвата. Полученный таким
образом рекомбинационный центр называется изоэлектронным центром. В
нормальном состоянии изоэлектронные центры нейтральны. В материале
p-типа инжектированный электрон сначала захватывается на центр.
Заряженный отрицательно центр затем захватывает дырку из валентной зоны,
формируя связанный экситон. Последующая аннигиляция этой электронно-
дырочной пары приводит к рождению фотона с энергией, примерно равной
разности между шириной запрещенной зоны и энергией связи центра. Так как
захваченный электрон сильно локализован на центре, его импульс рассеивается.
Таким образом обеспечивается преобразование квазиимпульса, вследствие
чего вероятность прямого перехода существенно возрастает. В непрямозонных
материалах, таких, как GaP, описанный механизм излучательной рекомбинации
является преобладающим.
     Для приборной реализации всей цветовой гаммы используют широкий
спектр полупроводниковых материалов. Светодиоды выпускаются красного
(1,8 эВ GaP: ZnO, GaAs0,6P0,4), оранжевого (GaAs0,35P0,65), желтого (GaAs0,14P0,86),
зеленого (2,3 эВ GaP, ZnTe), голубого (2,4 эВ GaAs-ErYb, SiC, CdS), фиолетового
(2,8 эВ GaN) цветов свечения. На рисунке 4.5 приведены спектральные
характеристики светодиодов видимого и инфракрасного диапазонов с указанием

                                               60