Температура перехода и длина волны в максимуме спектра излучения
Соответствующий метод основан на зависимости ширины запрещенной зоны (следовательно, и длины волны в максимуме спектра излучения) от температуры. Метод предусматривает два этапа: калибровка измерительной аппаратуры и измерение температуры р-п-перехода. На этапе калибровки измеряется энергия в максимуме спектра излучения при разных окружающих температурах, обычно в диапазоне 20-120 °С. Для этого светодиод помещается в термостат с терморегулятором. Для снижения вероятности дополнительного нагрева носители инжектируются в активную область светодиода в импульсном режиме со скважностью » 1. Поэтому можно считать, что температура внутри термостата и температура р-п-перехода будут равны. На этапе калибровки определяется зависимость температуры р-п-перехода от энергии максимума в спектре излучения в заданном диапазоне токов. На рис. 6.2, а показаны данные калибровки светодиода УФ-диапазона (XI et al., 2005).
На этапе измерений, следующим за этапом калибровки, определяется зависимость энергии в максимуме спектра излучения от постоянного
5 Ф. Е. Шуберт
|
297,5 ■ |1 297,0 ■ |
|
296,5 |
|
|
|
УФ СД AlGaN импульсный ток со скважностьюЮОО |
|
Рис. 6.2. Зависимость длины волны в максимуме спектра излучения от температуры в термостате для светодиода AlGaN УФ диапазона свечения в импульсном режиме со скважностью 1000 (а). Спектры излучения и температуры переходов при разных значениях постоянного тока (б). (Xi et al., 2005) |
|
|
|
1 1 295’° 1 §. 294,5 1S 2940U<^_____________ ~т - 20мА І |'Vr ^40 МА; 45,7 10 мА o' #/-50 мА; 52,3 е 293,5'................................................ ■ ■ ■ і ■ ' ■ * 0 6' --К - і ■ I ■ і ■ ■ iVV. 20 ЗО 40 50 60 70 80 90 100 110 290 292 294 296 298 300 302 304 Температура в термостате Т0у °С Длина волны в максимуме спектра излучения X, нм |
тока. После этого светодиод находится при комнатной температуре, а затем чего по калибровочным данным для каждого значения тока определяется температура р-п-перехода. На рис. 6.2,6 показаны спектры излучения светодиода УФ-диапазона свечения при разных значениях инжекционного тока. На рис. 6.3 показано, как по данным калибровки можно определить температуру р-п-переходов (Xi et al., 2005).
Точность метода ограничена погрешностью определения длины волны в максимуме спектра излучения. По оценкам эта погрешность составляет 5-10%. от полной ширины спектральной линии на поло-
|
|
|
а. v с 2 |
|
0 10 |
|
20 |
|
60 |
|
30 40 50 Постоянный ТОК прямого смещения If, мА |
|
Рис. 6.3. Определение температуры перехода по зависимости энергии в максимуме спектра излучения от постоянного тока инжекции для УФ-светоди - ода (300 мкм х 300 мкм), излучающего на длине волны 295 нм. Причина указанной погрешности заключается в неопределенности значения энергии в максимуме спектра излучения (Xi et al., 2005) |
|
и |
|
I о, <о п св |
вине высоты ее максимального значения. Эффекты уширения спектров излучений из-за температурной зависимости и применения многокомпонентных твердых растворов также ограничивают точность данного метода.
Смещение максимума в спектре излучения при изменении температуры (dEg/dT) объясняется температурной зависимостью ширины запрещенной зоны. Изменение ширины запрещенной зоны с температурой может быть найдено по параметрам формулы Варшни, которые будут описаны в следующем разделе этой главы.
Отметим, что в данном методе эффект заполнения активной области не оказывает практически никакого влияния на результаты измерений, если он был учтен на этапе калибровки. При заполнении активной области, которое происходит при высоких плотностях тока, энергия максимума в спектре излучения смещается в сторону более высоких энергий. И наоборот, энергия в максимуме сдвигается в сторону более низких энергий при сужении запрещенной зоны. Однако отличить смещение максимума в спектре излучения из-за изменения температуры р-п-перехода от его смещения в результате заполнения активной области почти невозможно, хотя при стандартных условиях проведения экспериментов, как правило, преобладает первый эффект.
