Способ преобразования инфракрасного излучения

 

(5I)5 Н 01 L 31/10 „", Ф «;г7;„>„ г., г,, .@ ф, СОЮЗ СОБЕТРЖИХ

СОЦИДЛИСТИЧЕСНИХ

>. - = < >1ф . РЕСПУБЛИН .

=.Г

ГОСУДА СТНЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ ССа (1<6) 07.05.93, Бюл, I! 17 (21) 4370826/25 (22) 01,02,88 (72) Я.A.Îêñèàí, И.Я.Иармур, С.П.Агционтас и Г.P.Tðåéäåðèñ (56) йобченко A„H. и др. Преобразование ИК-излучения в видимое электролгаминесцентггыии р-и-структурами на основе фос<1>ида галгьия,Полупроводниковая техника и микроэлектроника, Киев: Наукова Думка, 1981, вып,33, с. 73-77.

11.Г1я1 е1г1 etl я1. Infrared to visible цосопгегsion using Пар light

Err>it,-ting cliocles-, Appl Phys Lett, 1983, v.< 2, N 3, ?76-278, (5 4 ) C110(."ОБ 11РГОБРАЗОБАНИЯ ИНФРАКРАС- .

НОГО ИЗЛУ IГНИЯ (57) Изобретение относится к полупроводникогой оптоэлектронике, конкретно к способам преобразования HI(-излучения в излучение другого спектрального состава. Целью изобретения является повышение рабочей темлератургг n расширение спектрального диапазона преобразуемого излучения, Спо"

Изобретение относится к полупроводниковой оптоэлектронике, конкретно к способам преобразования инфракрасного (ИК) излучения другого спектрального состава, Целью изобретения является повышение рабочей температуры и расширение слектряльггого диапазона преобра" зуемого излучения, „„SU,, 1538834 À 1 соб включяе охлаждение полупроводникового светодиода до рабочей те>чперятуры Т, удовлетворяющей условию

68=20К 1 пг ° Ня светогпгод подают ггалрл жение прямого сиещения U из условия

h 4 «cqU (О >S h4ь где (I — контактная разность поте нцияггя р-л перехода светодиода, q — заряд электрона, Н» светодиод подают ИК-ичлучгние и регистрируют излучение светодиода.

Рабочий температурный диапазон и диапазон напряжений смещения обеслсчивс»от поглощение из.пучения ня свг>б>одных носителях в светодиодной с-,руктуре и переброс этих ногителей через потенциальный барьер в светодиоде с последующей их излучательной рекомбинацией. Преимуществом способа являетсл простота, умеренное пхаяждев ние, широкий спектральный диапазон преобразуемого излучения, малая инерционность

Способ осуществляют следуюггим образ ом, Преобразуемое излучение нnllrlnl ляют на структуру светодиода, ггге оно

ITоглОщяе тся с вО6ии эл < .к > >>>ол ям!г или дырками. Бгли -.>нергил носи; олой достаточна длл прс идол< лил лето«.><;— ального барьера, >ч.«..от"., лог ..ргг > регулируется лрл л,>м <ие".. сл;« .

I д; ода, то Опи перебрасываются через

6:lpb< р с последующей и 3J1учательиой раком(инацией, таким образом, нзпуЧЕПИЕ СРГДНЕ- ИЛИ ДЛИННОВОЛНОВОГО

ИК-диапазона может преобразовываться в излучение ближней ИК (светодиоды из арсенида галлия) илн видимой (светодиоды из фосфида галлия или тройных соединений A" В ) области спектра. Наибольшая эффективность процесс;. преобразования имеет место н сильнолегированных структурах светодиодов с мелкими примесями. Охлаж-. дение способствует подавлению инерционного сигнзла, обусловленного ростом инжекции светодиода при разогреве решетки. Темновой ток инжекции

Определяет контраст — отношение яркости люминесценции при фотостимуляции к темновой. Условие для нижДК ней рабочеи температуры Т ъ

26К вытекает из того, что активное поглощение происходит на свободных носителях, поставляемых ионизованными примесями. Поэтому условие является обратным условию, необходимому для вымораживания примесей.

Верхний предел рабочей температуры вытекает из условия малости тока, создаваемого тепловыми носителями в прямом смещенном светодиоде, Пределы для прямого смешения свяэапы с тем, что требуемое преобразование излучения обусловлено квантовым процессом переброса, который имеет место в области спектра, для которой справедлив закон Фаулера.Пределы для величины прямого смещения соответствуют высоте барьера (, отвечаюп(ей условию 0,5h 1 < (1 ® 2.

При большой высоте барьера не будут возникать фототок и стимулированная

HK-излучением люминесценция. При меньшей высоте барьера снижается конт раст и возрастает инерционность сигнала за счет участия в фотоинжекцин носителей с температурой, близкой к решеточной.

Расширение спектраЛьного диапазона связано с возможностью его управленин прямым смещением светодиода, Пример. Использовали малоинерционный арсенид-галлиевый светоДИОД А!1 06, легированный пинком В интервале 1(2 " 5 -10 гм, В качеЮ стве источника преобразуемого излучения игпользбвали непрерл(нны(! (,(2 q ла10

t5 з< .р 21Г-7) с длиной волны 1(),6 мкм, Модуляция лазерного излучения nryп(ествлялась с помощью злектробитичеc кого модулятора ИП7. В качестве приемников преобразованного излучения были использованы фотоумножитель

ФЗУ-83 и быстродействующие германиевые и кремниевые фотодиоды. Измерения проводили при температуре жидкого азота, которая наиболее удобна для работы и влппе предельной нижней температуры .- 70 К. В диапазоне прямых смещений 1,37-1,44 В наблюдалось малоинерционное увеличение све чения светодиодных гтруктур под действием ИК-излучения. При выходе напряжения мещения за укаэанные npe— делы наблюдался как рост инерционного сигнала, так и ослабление стимулированного свечения, Измерено отношение приращения светового сигнала под действием ИК-излучения к яркости свечения структуры при электрическом возбуждении при этом же смещении. Это отношение доходило до « 10 при лазерной мощности на уровне 5 .10- Вт. Измерения в специальном криостате с регулируемой

Ф температурой показали, что при выходе рабочей температуры за упомянутые вьппе верхнюю и нижнюю границы .наблюдался как рост инерционного сигнала, так и ослабление стимулированного свечения.

Сопротивление В источника питания выбирали из условия ВГ(7, где С— емкость светодиода при рабочих смещениях, — требуемое быстродейст, вие, чтобы инерционность цепи питания не ограничивала скорости преобразования, Преимуществом предлагаемого способа является простота, малая инерционность, умеренное охлаждение и широкий спектральньп(диапазон преобразуемого излучения.

Форкул а изобретения

Способ преобразования инфракрасного излучения, включающий охлаждение полупроводниКового светодиода, подачу напряжения смещения ня светодиод н прямом направлении, подачу инфракрасного излучения на светодиод, реги55 страцию излучения светодиода, о т— лич.ающийс я тем, что, с целью повьш(ения рабочей температуры и расширения спектрального диапазона

t 53833 < преобразуемого излучения, рабочую температуру выбирают из условия

Д Р 1Ц а Т < . h J! 1 5К, <у- ь,у; qt".t «g 0, 5ь, <Ле 10

Составитель И, Бурлаков

Техред М.Ходанич Корректор С,Шек«р

«Редактор Т,Иванова

Заказ 1972 Тираж Подписное

ВНИИПИ Госу 1арственно о комитета оо иэобрете1<иям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А!5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 где dŠ— энергия ионлзации легирук<<яей примеси светодиода;

К вЂ” постоянная Больцмана;

h J — энергия кванта преобразуемого излучения; рабг <а» т< «

7 t<апр < еппе и смеп<ел«е и прямом направлен«л удовлетворя« т углг в««

<р — к<и<та«тная разность потенциала р-< -перех«д светодиодл1 заряд электрона.