Вольт-амперные характеристики структур на основе InGaN/GaN при высоком уровне инжекции

Актуальность и цели. Излучающие гетероструктуры с квантовыми ямами на основе InGaN/GaN являются предметом интенсивного исследования. Интерес к таким структурам связан с широким практическим применением светодиодов: светофоры, экраны, цифровые табло и т.д. Однако в настоящее время дискуссионным является механизм, ответственный за снижение эффективности излучения в области высоких токов. Целью данной работы является экспериментальное исследование вольт-амперных характеристик структур на основе InGaN/GaN в диапазоне токов до 1 А для определения механизмов, ответственных за протекание тока при разных уровнях инжекции. Материалы и методы. Для решения поставленной цели были измерены вольт-амперные характеристики структуры на основе InGaN/GaN в диапазоне токов до 1 А и диапазоне температур 25-90$^{\circ}С$. В диапазоне токов > 40 мА измерение вольт-амперных характеристик проводилось в импульсном режиме с регистрацией тока с помощью осциллографа. Для анализа полученных температурных вольт-амперных характеристик использовалась обобщенная модель рекомбинации, которая позволяет описать процесс токопереноса в пространственно неупорядоченной структуре, когда одной из стадий процесса является туннелирование. Результаты. Проведен анализ температурных вольт-амперных характеристик структур на основе InGaN/GaN в диапазоне токов до 1 А и диапазоне температур 25-90$^{\circ}С$. В области высоких токов было учтено падение напряжения на сопротивлении объемной базы структуры. Выявлено, что на этих характеристиках можно выделить два участка - участок резкого роста тока с ростом напряжения в диапазоне токов < 30 мА и участок насыщения при токах > 30 мА. При этом на участке насыщения наблюдается слабая зависимость от температуры. Каждый из участков вольт-амперных характеристик проанализирован с использованием механизма обобщенной модели рекомбинации. Выводы. На основе обобщенной модели рекомбинации показано, что в диапазоне токов до 30 мА основным механизмом, формирующим вольт-амперные характеристики, является рекомбинация носителей заряда в исследуемой структуре (ток пропорционален $exp(qU/2kT)$). В диапазоне токов более 30 мА ограничительной стадией процесса токопереноса является процесс туннелирования, ограничение пропускной способности канала туннелирования при увеличении уровня инжекции основных носителей заряда объясняет участок насыщения на вольт-амперной характеристики исследуемой структуры.