101 вопрос о нанотехнологиях. Нагорнов Ю.С. - 70 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Самыми распространенными приборами, использующими достижения

нанотехнологий, являются диоды и лазеры, основанные на p-n-переходах. На основе р-п-

переходов создаются источники некогерентного и когерентного излучения. Когере3нтные

волны (от cohaerens – лат. «находящийся в связи») – согласованные колебания световых

волн. Световые волны когерентны, если их частота и, соответственно, длина волны

одинакова. Примером не когерентного источника света может служить светодиод, а

когерентного – лазер.

Вопрос 64. Как работает светодиод?

Рассмотрим принцип работы светодиода, построенного на гомогенном р-n переходе

или гомопереходе. Гомопереходом называют р-n переход, где p и n области сделаны из

одного материала. В том случае, когда p и n области сделаны из разных материалов,

переход называют гетеропереходом. Светодиод излучает свет только когда ток протекает

в прямом направлении. Электроны из n-области попадают в область p-n перехода, а

дырки – из p-области. Как известно, дырки несут положительный заряд и представляют

собой отсутствие электронов в химической связи атомов кристаллической решетки.

Поэтому при встрече дырки и электрона, оба носителя тока исчезают. В результате

получается нейтральная химическая связь, состоящая из двух валентных электронов.

Самое интересное то, что подвижный электрон имеет большую энергию, чем

находящийся в химической связи. Именно поэтому при столкновении электрона и дырки

выделяется энергия в виде кванта света, как показано на рис.55. Понятно, что яркость

пропорциональна току светодиода. Однако с увеличением тока растет и тепловой нагрев,

что очень сильно ограничивает сферу применения гомогенных светодиодов.

Рис. 55. Схема и энергетическая диаграмма полупроводникового светоизлучающего

диода.

Долгое время массовое производство светодиодов ограничивалось приборами,

излучающими в красной и инфракрасной областях спектра. Первые зеленые светодиоды

стали делать из фосфида галлия GaP, а синие – из карбида кремния SiC. Однако эти

материалы создают излучение слабой интенсивности либо быстро перегреваются.

Исследования свойств нитридов элементов группы III таблицы Менделеева (AlN, GaN,

InN) позволили заключить, что они являются наиболее перспективными материалами для