Low‐temperature transport of charge carriers in InGaN/GaN multiple quantum well light‐emitting diodes

Abstract

The results of experimental investigation of forward currentvoltage characteristics of InGaN/GaN multiple quantum well light-emitting diodes are presented. A new model for explaining the complex current dependence on voltage is proposed. The model is based on the assumption of space charge limited current, and ballistic overflow of electrons through the multiple quantum well region. It is shown that electrons are captured in the shallow traps while transferring through the active region. The results of measurements indicate that the activation energy of traps decreases with a temperature decrease, which corresponds to the theory of hopping in exponential band tails.

Влияние баллистической утечки на температурную зависимость квантового выхода светодиодов на основе множественных квантовых ям InGaN/GaN

“…Об отсутствии перегрева судили по наличию коротковолно-вого сдвига люминесценции, характерного для структур InGaN/GaN [1]. Об отсутствии эффекта стягивания тока судили по виду прямой ВАХ, на которой наблюдается резкий рост силы тока при увеличении напряжения для области спада КВ (области " efficiency droop") [12,13]. Полагали, что стягивание тока должно приводить к обратному эффекту -увеличению сопротивления об-разцов.…”

“…Для расчета зависимости КВ от j и T в настоящей работе используется ранее предложенная феноменоло-гическая модель [13]. В данной модели область МКЯ разбивается на две части: область протекания тока, ограниченного пространственным зарядом (SCLC); об-ласть пространственного заряда электронно-дырочного перехода (SCR).…”

“…Учитывается также, что локализованные состояния квантовых ям могут выступать в роли мелких электронных ловушек. Ранее нами было показано, что использование такого подхода позволяет описать экспериментальные ВАХ в области низких температур до пороговой плотности тока, соответствующей началу участка спада КВ [13]. В этом случае плотность тока, ограниченного простран-ственным зарядом, захваченным на мелкие ловушки,…”

“…Для объяснения данного эффекта авторы различных работ рассматривали туннельные утечки [8], высокий уро-вень инжекции электронов в p-область [9,10], выброс носителей из КЯ [11], активацию рекомбинационных центров при увеличении концентрации носителей [22], баллистический транспорт электронов [12,13]. Кроме того, рассматривались возможные причины инверсии температурной зависимости КВ для высокой плотности тока, связанные с изменением коэффициента B при сни-жении T вследствие изменения плотности состояний в валентной зоне [20].…”

“…Для анализа зависимости КВ от j и T привлекается одна из возможных моделей -модель баллистической утечки носителей. Данная мо-дель предложена ранее и использована для объяснения сложного вида вольт-амперных характеристик (ВАХ) светодиодов на основе МКЯ InGaN/GaN [13].…”