Изотипные гетероструктуры n-AlGaAs/n-GaAs, оптимизированные для эффективной межзонной излучательной рекомбинации при накачке электрическим током

Abstract

Проведен анализ транспорта носителей заряда при накачке током изотипной AlGaAs/GaAs-гетероструктуры, оптимизированной для эффективной межзонной излучательной рекомбинации. Для анализа особенностей транспорта носителей заряда использовались модели: дрейф-диффузионная, дрейф-диффузионная с полевой зависимостью подвижности, а также энергетического баланса. Показано, что при низких токах уровень излучательной рекомбинации в активной области выше в модели энергетического баланса из-за более эффективного накопления носителей, генерируемых посредством ударной ионизации. Это объясняется наличием на гетерогранице эффекта "velocity overshoot", возникающего из-за резкого изменения концентрации электронов и электрического поля на гетеропереходе, тогда как в дрейф-диффузионном приближении скорость дрейфа в данной области равна насыщенной, и наблюдается снижение потенциального барьера из-за накопления большой концентрации электронов вблизи гетероперехода. При токах >40 А уровень излучательной рекомбинации в активной области выше в дрейф-диффузионнном приближении, что объясняется более высокими значениями напряженности поля и темпа ударной ионизации в слое с доменом электрического поля. Продемонстрировано увеличение тока излучательной рекомбинации в активной области более чем на 50% до 13.5 А (при токе накачки 100 А) и максимальной внутренней квантовой эффективности до 16% (при токе 40 А) при уменьшении толщины слоя накопления неравновесных носителей заряда до 100 нм. Ключевые слова: гетероструктуры, изотипные структуры, ударная ионизация, модель энергетического баланса, излучательная рекомбинация.