Затухание люминесценции
Уменьшение количества носителей в полупроводниках может быть определено по затуханию люминесценции после короткого импульса
|
сильное возбуждение
Рис. 2.4. Затухание люминесценции в случае низкого и высокого уровней возбуждения (а). Постоянные времени в случае низкого и высокого уровней возбуждения (б) |
оптического возбуждения. Интенсивность люминесценции пропорциональна скорости рекомбинации. Вычислить последнюю соответственно при низком и высоком уровне возбуждения можно с помощью следующих выражений — см. уравнения (2.9) и (2.17)):
и dn(t) Дпо
_ dn(t) _ —В dt
|
(2.21) (2.22) |
|
R = |
t/r
(Bt + Ащ')
На рис. 2.4 схематично показан спад люминесценции после возбуждения коротким оптическим импульсом. При низком уровне возбуждения люминесценция уменьшается по экспоненциальному закону с постоянной времени т. В случае высокого уровня возбуждения затухание люминесценции носит неэкспоненциальный характер. Все неэкспоненциальные функции могут быть выражены через экспоненциальные, постоянные времени которых зависят от времени, т. е. через функции вида: [—t/r(t)]. В большинстве случаев постоянные времени растут со временем. Такой тип функции затухания часто называется растянутой экспоненциальной функцией, описывающей спад более медленный, чем экспоненциальный.
Самое распространенное выражение для растянутой экспоненциальной функции имеет вид ехр{[—і/т(£)]Р}, где 0 — параметр, харак-
теризующий степень упорядоченности кристаллических решеток излучающих материалов. При /3 = 1 в кристаллической решетке не наблюдается никаких нарушений, при /3 и 1/2 — материал обладает сильно неупорядоченной структурой. Значения /3 « 1/2 характерны для таких материалов, как стекло (Phillips, 1996) и неупорядоченные полупроводники. Неэкспоненциальное затухание было открыто Фридрихом Кольраушем в конце 1800-х гг., поэтому оно часто называется затуханием Кольрауша.
Параметры динамических процессов рекомбинации носителей в светодиодах определяют их быстродействие, т. е. время их включения и выключения (скорость модуляции). Скорость переключения светодиодов, используемых в системах связи, ограничивается временем жизни неосновных носителей, которое может быть уменьшено либо повышением степени легирования активной области, либо увеличением в ней концентрации инжектированных носителей. Для получения высоких концентраций носителей и, следовательно, снижения их времени жизни используются гетероструктуры, удерживающие свободные носители в узких квантовых ямах.
