ULTRAVIOLETINĖS SRITIES ŠVIESOS DIODŲ ŽEMADAŽNIO TRIUKŠMO TYRIMAS

Ištrauka

ULTRAVIOLETINĖS SRITIES ŠVIESOS DIODŲ ŽEMADAŽNIO TRIUKŠMO TYRIMAS
Bakalauro studijų baigiamasis darbas

Turinys
Įvadas 3
1. Literatūros apžvalga 4
1.1. Šviesos diodai 4
1.2. Spinduliuojamoji ir nespinduliuojamoji rekombinacija 4
1.2.1. Spinduliuojamoji rekombinacija 5
1.2.2. Nespinduliuojamoji rekombinacija 6
1.2.3. Šviesos diodo spindulinis našumas 7
1.3. Šviesos diodų voltamperinė charakteristika 8
1.4. UV šviesos diodai ir jų taikymai 8
1.5. Optoelektroninių prietaisų triukšmai 9
1.5.1. Šiluminis triukšmas 10
1.5.2. Šratinis triukšmas 10
1.5.3. Generacinis – rekombinacinis triukšmas 11
1.5.4. 1/f triukšmas 12
1.5.5. Šviesos diodų triukšmų tyrimai 13
2. Matavimo aparatūra ir metodika 14
2.1. Triukšmų matavimo aparatūra ir metodika 14
2.2. Koreliacinės analizės metodas 15
3. Darbo rezultatai ir jų aptarimas 17
3.1. Tirti bandiniai 17
3.2. Voltamperinės ir šviesos išeigos charakteristikos 17
3.3. Triukšmų charakteristikos 19
3.4. Koreliacinės analizės metodo taikymas InGaN šviesos diodams 26
Išvados 30
Literatūra 31
Summary 34

Įvadas
Nuo tada, kai buvo sukurti pirmieji šviesos diodai (arba šviestukai) XX a.
septintąjame dešimtmetyje, šviesos diodai yra sparčiai tobulinami ir tapo neatsiejama
šiuolaikinio gyvenimo dalimi. Dėl savo efektyvumo, kompaktiškumo, ilgaamžiškumo bei
spinduliuojamų bangos ilgių įvairovės regimosios srities šviestukai yra sėkmingai
taikomi apšvietime, ekranuose, tuo tarpu infraraudonosios (IR) srities šviestukai –
nuotolinio valdymo prietaisuose, apsaugos sistemose ir kitose srityse. XX a. devintąjame
dešimtmetyje, dėka technologinių pasiekimų galio nitrido (GaN) ir lydinių jo pagrindu
(AlGaN, InGaN) auginimo srityje, pasirodė pirmieji mėlynos, o netrukus po to – ir
ultravioletinės (UV) srities šviesos diodai [1]. Nuo tada UV srities šviestukai yra
intensyviai tyrinėjami ir tobulinami dėl savo patrauklių taikymo galimybių, tokių kaip
optinė belaidė komunikacija [2], oro, vandens, paviršių sterilizavimas, fototerapija,
apšvietimas augalų auginimui [3] ir kitų. InGaN kvantinių duobių šviestukuose indžio
koncentracijos netolygumai lemia lokalizuotus lygmenis, kuriais vyksta efektyvi
spinduliuojamoji rekombinacija [4]. Visgi, daugeliui taikymų reikalingi šviestukai,
spinduliuojantys trumpesnius bangos ilgius nei 365 nm (GaN draudžiamąją energiją
atitinkantis bangos ilgis) – tam reikalingas aliuminio įterpimas, kuris savo ruožtu lemia
dideles dislokacijų koncentracijas ir mažina šviestukų išorinį kvantinį našumą. Šviesos
diodų su AlGaN kvantinėmis duobėmis išorinio kvantinio našumo didinimo poreikis
išlieka aktualia problema ir šiandien [5].
Šviesos diodų kokybei ir defektingumui įvertinti puikiai tinka žemadažnio
triukšmo tyrimai, kadangi jie pasižymi dideliu jautrumu defektams ir gali būti atliekami
beveik pusiausvyros sąlygomis. Žemadažnio triukšmo tyrimai suteikia informacijos ir
apie bandinio veikimą aukštesniuose dažniuose [6]. Bandinių kokybę ar patikimumą
galima įvertinti pagal žemadažnių triukšmų intensyvumą, kuris didėja dėl bandinio
defektingumo [7], o koreliacinės analizės metodas leidžia įvertinti aktyviojoje šviesos
diodo srityje esančių defektų nulemtą triukšmo dalį [8].
Šio darbo tikslas – ištirti ultravioletinės srities šviesos diodų žemadažnes triukšmų
charakteristikas, įvertinti abipusės koreliacijos koeficientą tarp elektrinių ir optinių
fliuktuacijų bei pritaikyti koreliacinės analizės metodą InGaN šviesos diodams.