Влияние ионизирующего излучения на деградационные процессы в светодиодах при эксплуатации

Введение……………………………………………………………………..………….4
Глава 1. Изменение параметров светодиодов при воздействии
эксплуатационных факторов и ионизирующего излучения…..…………………….11
1.1. Изменение параметров светодиодов при воздействии эксплуатации ………12
1.1.1. Катастрофические отказы при эксплуатации…………………………………13
1.1.2. Изменение ВАХ светодиодов при эксплуатации…………………………….18
1.1.3. Изменение мощности излучения СД при эксплуатации…………………….25
1.2. Изменение параметров светодиодов при воздействии различных видов
ионизирующего излучения…………………………………………………….30
1.2.1. Радиационная стойкость гетероструктур……………………………………..31
1.2.2. Изменение электрофизических и светотехнических характеристик
светодиодов при облучении……………………………………………………34
Выводы по главе 1…………………………………………………………………….37
Глава 2. Объекты и методы исследования надежности и радиационной стойкости
светодиодов……………………………………………………………………………39
2.1. Объекты исследований. Конструкция и технология изготовления
светодиодов……………………………………………………………………………39
2.1.1. Светодиоды ИК-диапазона на основе гетероструктур AlGaAs………………39
2.1.2. Светодиоды на основе гетероструктур AlGaInP………………………………42
2.2. Оборудование для измерения основных параметров светодиодов……………44
2.3. Оборудование, используемое при анализе отказов светодиодов……………..46
2.4. Методика определения сопротивления омических контактов…………………46
2.5. Анализ характеристик исходных светодиодов…………………………………52
2.6. Используемое оборудование для ступенчатых испытаний светодиодов……..59
2.7. Используемое оборудование для исследования радиационной стойкости…..61
2.7.1. Гамма-установка «Исследователь»……………………………………………62
2.7.2. Установка «БАРС-4»……………………………………………………………64
2.7.3. Ядерный реактор ИРТ-Т……………………………………………………….66
Выводы по главе 2…………………………………………………………………….67
Глава 3. Исследование надежности светодиодов……………………………………68
3.1. Анализ катастрофических отказов………………………………………………68
3.2. Изменение электрофизических характеристик светодиодов………………….72
3.3. Изменение светотехнических характеристик светодиодов……………………79
Выводы по главе 3……………………………………………………………………..88
Глава 4. Комбинированное действие ионизирующего излучения и
эксплуатационных факторов на светодиоды………………………………………..90
4.1. Обоснование выбранных уровней воздействия предварительного
облучения…………………………………………………………………………..90
4.2. Влияние гамма-облучения на эксплуатационные характеристики
светодиодов…………………………………………………………………………92
4.3. Влияние облучения быстрыми нейтронами на эксплуатационные
характеристики светодиодов…………………………………………………….102
4.4.Контроль изменения граничного тока как способ прогнозирования и
повышения надежности светодиодов при эксплуатации……………………..108
4.4.1. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-1……………108
4.4.2. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-4……………109
4.4.3. Контроль изменения граничного тока для СД партии СД ИК-5…………..110
4.4.4. Изменение граничного тока между областями низкой и средней инжекции
электронов на ВтАХ при ступенчатых испытаниях СД……………………111
Выводы по главе 4……………………………………………………………………113
Заключение……………………………………………………………………………114
Список литературы…………………………………………………………………..116
Приложение 1. Акт использования…………………………………………………129
Приложение 2. Акт внедрения………………………………………………………130

1. В результате исследований воздействия эксплуатационных факторов на
светодиоды, изготовленных на основе гетероструктур AlGaAs и AlGaInP,
установлено, что процесс снижения мощности излучения характеризуется
двумя этапами:
– на первом этапе снижение мощности обусловлено перестройкой исходной
дефектной структуры;
– на втором этапе – введением новых дефектов под действием
эксплуатационных факторов.
При этом коэффициент повреждаемости на первом этапе существенно
превосходит аналогичный параметр на втором этапе.
2. Установленные закономерности изменения мощности излучения
светодиодов при воздействии эксплуатационных факторов по своему
характеру проявления идентичны наблюдаемым при воздействии
различных видов ионизирующего излучения: выделяются два характерных
этапа.
3. Идентичность закономерностей снижения мощности излучения
светодиодов при воздействии факторов длительной эксплуатации и при
воздействии различных видов ионизирующего излучения позволяет
прогнозировать значение коэффициентов повреждаемости при
эксплуатации по результатам исследования стойкости их к воздействию
быстрых нейтронов и гамма-квантов.
4. Развитию катастрофических отказов светодиодов при воздействии
эксплуатационных факторов предшествует рост температуры активной
области вследствие увеличения сопротивления омических контактов и/или
подключения объемных каналов утечки тока параллельно его активной
области. Анализ формы прямой ветви ВАХ светодиодов позволяет
прогнозировать вероятность появления катастрофических отказов при
эксплуатации.
5. Предложена методика определения сопротивления омических контактов и
объемных каналов утечки тока на основе анализа формы прямой ветви
ВАХ.
6. Предварительное облучение гамма-квантами (быстрыми нейтронами)
можно использовать в технологии изготовления светодиодов для
улучшения их эксплуатационных показателей. Дальнейшее
совершенствование эксплуатационных характеристик возможно при
оптимизации уровней предварительного облучения и режимов токовой
тренировки после предварительного облучения.

Представленные результаты исследований опубликованы в [97 – 115].