Інтегральний світлодіод з підвищеним коефіціентом корисної дії

Інтегральний світлодіод (СД) з поверхневим виходом випромінювання на основі підкладки з GaAs у вигляді ізольованої мезоканавки, що складається з р-n переходу, в якому р-шар електрично зв'язаний з анодом світлодіода і є активним р+шаром, шару n-типу, що охоплює p+-шар напівкільцем і створює вертикальний р-n перехід, електрично зв'язаний з катодом світлодіода, над p+шаром знаходиться оптично прозорий n--шар із шириною забороненої зони Езз1 більшою, ніж в активному р+-шарі, в якому горизонтально протікає струм і відбувається процес рекомбінації неосновних носіїв заряду з наступним випромінюванням 3 19211 4 сована недосконала ізоляція р-n переходом (СД Інтегральна НПС СД із горизонтальним протіелектричне зв'язані один з одним через ємність рканням струму і виходом контактів на одну сторону n переходу і темнові струми); контакти СД і потік містить оптично прозору підкладку (1), на якій розвипромінювання виведено в різні боки, що визнаташовані діелектрична плівка (2), прозора для вичає технологічні складності виконання матриць промінювання, n- нижній і верхній прозорі шари (3) таких СД (що електричне і/або оптичнo зв'язані з із шириною забороненої зони (Езз1) більшою, ніж в матрицею фотоприймачів - ФП). активному шарі, р+ активний шар (4), по якому Найближчим пристроєм до запропонованого є протікає струм і відбувається процес рекомбінації інтегральний СД – [заявка u200504596 від неосновних носіїв заряду (НЗ) з наступним випро17.05.2005, деклараційний патент (Україна) на мінюванням (ширина забороненої зони Езз цього корисну модель №12865 від 15.03.06, бюлетень 3], шару відповідає параметрам випромінювання і що належить авторам цієї заявки. довжині хвилі ), n- шар (5), що охоплює p+- шар Інтегральний СД має НПС з горизонтальним (4) напівкільцем і створює вертикальний р-n перепротіканням струму на основі підкладки n- (або рхід (6), n+- шар (7) для створення контакту з метатипу), на якій розташований р- поглинаючий вилізацією катоду (8) СД, n- нижній і верхній шари (3) промінювання шар, на ньому знаходиться р+- акє прозорі для випромінювання і мають ізоляцію на тивний шар (що електричне з'єднаний з анодом) і основі окислу кремнію (або інших діелектриків) та n1- шар, що охоплює активний p+- шар напівкільпокриття, що формує знизу і зверху оптичні лінзи цем і електричне через n+- шар з'єднаний з като(9) па основі діелектрику (для узгодження із середом, ці шари формують вертикальний р-n перехід довищем, що приймає випромінювання та ізоляції через який протікає струм, в р+ шарі відбувається мезоканавки СД) та має просвітлюючи властивоспроцес генерації випромінювання, до нього примиті, вихід випромінювання (10), генерованого в аккає n+- шар, що є прозорим для випромінювання і тивному p+- шарі (4) здійснюється униз та уверх від через який здійснюється його вихід в напрямку нього через нижній і верхній шари n- (3), а ширина розташування контактів аноду, катоду СД, бокові забороненої зони Езз2 шарів n- більше, ніж в активсторони мезоканавки СД ізольовано діелектриком, ному р+- шарі і його опір значно більше, ніж шару її нижня частина - діелектриком (або р–n перехоn. дом), до n2- шару примикає оптичнопрозорий діеПри подачі напруги зміщення на р-n перехід лектрик, що формує лінзу і має просвітлюючи влаСД струм через контакт катоду (8) через шари n+ стивості. (7) і n (5), минаючи шар з підвищеним опором n- (3) Переваги: горизонтальне протікання струму протікає горизонтально до металевого контакту при зниженому опорів р- и n- шарів переходу (моаноду (11), неосновні НЗ (електрони) безпосеред+ жливість роботи на великих щільностях струму), ньо вводяться в активний р - шар, де відбувається струм протікає по всій частині активного шару, що їх рекомбінація і генерується випромінювання СД. забезпечує деяке підвищення ефективності виПлоща активного р+- шару може бути меншою, промінювання, що забезпечує можливість викобільшою або дорівнювати площі вікна для виходу нання матриці СД у вигляді ізольованих один від випромінювання, що дає можливість змінювати одного елементів з контактами, що розміщені на ступінь генерації НЗ (яка пропорційна щільності одній стороні (характерно для планарних технолоструму через р-n перехід СД або генераційної її гій). складової) і щільність оптичного потоку. Вихід виНедоліки: випромінювання, що направлено промінювання здійснюється в обидві напрямки від вбік підкладки повністю поглинається, що знижує активного p+- шару (уверх та униз, див. Фіг.1): чеефективність випромінювання і коефіцієнт корисрез нижній і верхній n- - шари (3) із шириною забоної дії (ККД) СД. роненої зони Езз2 більше, ніж Eзз активного шару р+ Завданням корисної моделі є подальше збіа потім через діелектричне покриття (9), що має льшення ефективності випромінювання і ККД інтепросвітлюючи властивості і формує нижню і верхгрального СД (на базі конструкції найближчого ню оптичні лінзи. Випромінювання, що проходить аналогу) шляхом використання частини потоку униз від активного p+- шару через нижній n- прозовипромінювання, що поглинається в товщі підкларий шар (3), діелектррік (10) та оптично прозору дки СД. підкладку (1) виходить на протилежний контактам Запропонована НПС інтегрального СД з підбік СД через діелектрик (12). В конструкції з вивовищеним ККД зображена на Фіг.1. дом випромінювання в один бік воно відбивається Використання частини потоку випромінювання від металевого покриття, що додатково нанесено (що поглиналось в товщі підкладки найближчого на діелектрик (2) або (12), проходе через усю НПС аналогу) відображено у двох різновидах конструкСД і виходить убік розташування контактів (8, 11) ції: перша (основна) - використанням оптичнопроСД. Контакти катода (8) і анода (11) СД знаходятьзорої підкладки нижче p+ і n шарів (з протилежної ся в різних рівнях НПС, вони охоплюють активний сторони металевим контактам СД), що формує р+- шар (що має вигляд замкнутого кільця, квадраоптичну лінзу і має просвітлюючі властивості (нату) у вигляді незамкнутих кілець (більш ніж на 75% приклад з SiO2) та пропускає через себе більшу його довжини або виконаний у вигляді літери П), частину випромінювання); друга (додаткова) - з але в різних рівнях. Це дозволяє додатково варіювикористання металевого шару, що нанесене на вати об'єм активної області p+ (4) та площу вертинижню поверхню оптичнопрозорої підкладки і відкального р-n переходу СД (відповідно, щільність биває більшу частину випромінювання, що йде в струму і потужність випромінювання) у різних товщу підкладки убік горизонтальних металевих конструкціях СД такого типу. контактів СД. 5 19211 6 Основна конструкція інтегрального СД з підристовується однаково-виводиться убік контактів вищеним ККД за рахунок виходу випромінювання з СД, а друга частина випромінювання (на відміну обох її боків може бути використана у складі оптовід прототипу, в якому воно поглиналось в товщі пар ДВЧ, УВЧ діапазонів. Забезпечення оптичного підкладки) в запропонованій конструкції СД вивозв'язку СД з обох боків їх підкладки з ФП або їх диться від p+- активного шару через відповідні опматрицями (причому електричні контакти СД знатичнопрозорі шари убік, протилежний контактам ходяться з одного боку) і застосування їх в гібридНПС СД (або відбивається від металевого шару). них конструкціях ОЛЕ (на їх основі) для ОЦІС і в Реалізація запропонованих конструкцій СД с конструкціях матриць твердотільних двонаправлепідвищеним ККД випромінювання в дозволить заних випромінювачів на основі СД (двонаправлені стосовувати їх в оптопарах ВЧ, ОВЧ, УВЧ діапазосвітловипроміюючі транспаранти, панелі світлонів з підвищеним (приблизно удвічі) сумарним кофорів, ін.) підвищує коефіцієнт передачі по струму ефіцієнтом передачі по струму (потужності) (від СД до ФП) приблизно вдвічі і розширює функпорівняльне з існуючими [7] за рахунок викорисціональне застосування СД. Конструкція СД з метання випромінювання, що виведено з обох сторін талевім покриттям для відбитку направленого униз підкладки СД і створювати матриці таких СД, в випромінювання може бути використана в матрияких контактні площадки анода (або катода) СД цях твердотільних однонаправлених випромінюрозташовано на одній поверхні підкладки та виковачів на основі СД з употужнено оптичним вивористовувати їх у схемах ОЛЕ типу NABO-HІ у дом випромінювання (однонаправлені: складі ОЦІС. світловипроміюючі транспаранти, панелі світлоДжерела інформації. форів, ін.). 1. А. Берг, П. Дин. Светодиоды. Пер. с англ. Запропонована конструкція СД має малі розп/ред. А.Э. Юновича.- М.: Мир, 1979.-688с. міри (порядку 5...50кв.мкм) і працює на малих, се2. Декл. патент на корисну модель №12865 від редніх і високих (від десятків до тисяч Ампер на 15.03.06, бюлетень 3, Україна, МКИ G02F3/00. Інкв.см) щільностях струму, забезпечуючи частоту тегральний світлодіод. Авт. Проскурін М.П., Білявмодуляції в режимі «малого сигналу» від 0,3ГГц і ська О.С. вище [3]. Підвищений ККД випромінювання в за3. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника.- М.: Радио и пропонованій конструкції СД забезпечується за связь, 1989.-360с. рахунок використання частини випромінювання, 4. Волоконне оптические линии связи - ВОЛС. що в прототипі поглиналась підкладкою (приблизСправочник под ред. С.В. Свечникова, Л.М. Андно до 50%). У залежності від складу активного p+рушко.- К.: Техника, 1988.-239с. шару (з урахуванням величини Езз), можливо оде5. A.M. Емельянов; Н.А. Соболев, Т.М. Мельржувати СД, що працюють у діапазонах інфрачерникова, S. Pizzini. Эффективный кремниевый свевоного випромінювання або на інших довжинах тодиод с температурно-стабильными спектральоптичних хвиль [4]. Конструкції СД створюються на ными характеристиками. Физика и техника основі з'єднань А3В5 або на Si [5] з урахуванням полупроводников. -2003. -т.37, вып. 6-С, 756-761. зміни ширини забороненої зони Езз від рівня легу6. С. М. Зи. Физика полупроводниковых привання [6], що дозволить і в них одержувати шари боров: В 2 т. М.: Мир, 1984.-912с.. як поглинаючі, так і прозорі для випромінювання. 7. Юшин A.M. Оптоэлектронные приборы и их Суть корисної моделі полягає в тому, що в зарубежные аналоги. Справочник: В 5т./ Радиопрототипі і запропонованій конструкції перша часСофт.- М,, 2000-2003.-Т. 1-512с. тина випромінювання від р+- активного шару вико Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601