Контрольні запитання

1. Дати визначення і пояснити фізичні основи роботи світловипромінювальних діодів.

2. Дати визначення люмінесцентних матеріалів та назвати вимоги до них.

3. Пояснити поняття інжекції та рекомбінації носіїв електричного струму, тунельного струму.

4. Назвати основні параметри і характеристики СД.

5. Які оптоелектронні пристрої створені на основі СД?

6. Перелічити галузі застосування та назвати перспективи розвитку світлодіодної техніки.

Список літератури

1. Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства.– М.: Высшая школа, 2006.- 140 с.

2. Коган Л.М. Полупроводниковые светоизлучающие диоды – М.: Мир, 1983.- 102 с.

Лабораторна робота 5

Визначення ширини забороненої зони в тонких плівках германію

Мета роботи – виходячи з експериментальної залежності опору плівки германію від температури визначити ширину забороненої зони (ΔЕ₃).

Елементи теорії. Германій у масивному чи плівковому стані є типовим власним напівпровідником. У таких напівпровідниках концентрація електронів (n_-) у зоні провідності дорівнює концентрації дірок (n₊) у зоні валентності (n_-=n₊). У зв’язку з наявністю двох типів провідності повна питома провідність власного напівпровідника (σ) може бути наведена у вигляді такої суми

(1)

де е – заряд електрона; n – концентрація носіїв електричного струму (для власного напівпровідника

n_- = n₊ = n); - рухливість заряду ( - середня швидкість дрейфу).

Теорія електропровідності власних напівпровідників дозволяє одержати співвідношення для n₊, n_- та n (див., наприклад, [1]):

; (2)

; (3)

; (4)

де m^* - ефективна маса; k і h – сталі Больцмана і Планка; μ– хімічний потенціал.

Враховуючи (4), співвідношення (1) можна записати так:

. ( 1' )

У праву частину співвідношення (1) входять три множники, які різною мірою залежать від температури.

Методичні вказівки. Вимірювання температурної залежності опору (R) тонкої плівки германію ( d 50 -100 нм) необхідно здійснити в інтервалі температур 350 - 700 К. Температурний інтервал вимірювань ΔТ - в межах 10 - 20 градусів. Для обчислення питомої провідності необхідно скористатися таким співвідношенням:

, ; (5)

де σ – питомий опір; l, a та d – довжина, ширина та товщина плівки.

Слід також мати на увазі , що у зразках малої товщини ΔЕ_з може трохи відрізнятися від значення ΔЕ_оз для масивних зразків.

Враховуючи вищезазначене, співвідношення (1') з великою точністю можна записати як

; (6)

де σ₀( Т ) – величина, яка слабо залежить від температури, а її фізичний зміст полягає у тому, що .

Якщо співвідношення (6) записати у логарифмічному вигляді

; (6')

то кутовий коефіцієнт цієї залежності в координатах - - дає ширину забороненої зони .

Таким чином, для знаходження величини ΔЕ_з необхідно експериментальну залежність R(T) перебудувати в напівлогарифмічних координатах ln=f(1/(2kT)) і провести графічне диференціювання.

У таблиці 1 наведені табличні значення величини ΔЕ_0з для різних речовин у масивному стані.

Таблиця 1 – Табличні значення величини забороненої зони для різних речовин у масивному стані

Речовина	Алмаз	Кремній	Германій	Олово
ΔEoз, еВ	5,20	1,12 - 1,21	0,68 - 0,76	0,08