Quantum efficiency of GaAs electroluminescent diodes

• Published in: Solid-state electronics Vol. 9; no. 7; pp. 721 - 724
• Main Author: Herzog, Arno H.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Elsevier Ltd 01.01.1966
• ISSN: 0038-1101; 1879-2405
• DOI: 10.1016/0038-1101(66)90099-2

The external quantum efficiency of tin-doped GaAs diodes in the 10 16 to 5 × 10 18 cm −3 carrier concentration range was investigated. A maximum efficiency of about 0·18 per cent at 100° K was found at 5 × 10 17 cm −3 carriers, when a fixed diode geometry and ZnAs 2 junction diffusion at 870° C was employed. The results from a study of the effect of zinc diffusion conditions on efficiency indicate that a substantial increase in efficiency can be obtained by proper control of the zinc concentration gradient near the p− n junction. With the same fixed diode geometry, a quantum efficiency of 0·65 per cent (300° K) was obtained in tin-doped GaAs with a 1·7 × 10 18 cm −3 carrier concentration by employing a Zn-Ga alloy diffusion procedure to decrease the surface zinc concentration to less than 10 19 cm −3. Capacitance-voltage measurements indicate that this increased efficiency is associated with a linearly graded junction. Le rendement quantique externe des diodes en AsGa dopées d'étain dans la gamme de concentration de porteurs de 10 16 à 5 × 10 18 cm −3 a été examiné. Un rendement maximum d'environ 0,18 pour cent à 100°K a été mesuré à des porteurs de 5 × 10 17 cm −3, quand on a employé une diode à formes fixes et une jonction de diffusion d'As 2Zn à 870°C. Les résultats d'une étude de l'effet de diffusion de zinc sur le rendement indiquent qu'une augmentation considérable de rendement peut être obtenue par un contrôle exact de la pente de concentration de zinc près de la jonction p− n. Avec les mêmes formes fixes de diode, un rendement quantique de 0,67 pour cent (300°K) a été obtenu avec l'AsGa dopé d'étain ayant une concentration de porteurs de 1,7 × 10 18 cm −3 en employant un procédé de diffusion d'alliage Zn-Ga pour diminuer la concentration de surface de zinc à moins de 10 19 cm −3. Des mesures de capacité-tension indiquent que ce rendement est associé à une jonction graduée linéairement. Die äussere Quantenausbeute von zinndotierten GaAs-Dioden mit Trägerkonzentrationen zwischen 10 16 und 5·10 18/ cm 3 wurde untersucht. Unter Beibehaltung der Diodengeometrie und Diffusion aus einer ZnAs 2-Quelle bei 870°C zur Erzeugung des pn-Überganges wurde für 300°K eine maximale Quantenausbeute von etwa 0,18% bei der Trägerkonzentration 5·10 17/cm 3 gefunden. Als Ergebnis einer Versuchsreihe stellte sich heraus, dass ein merkliches Anwachsen der Quantenausbeute durch geeignete Kontrolle des Zinkkonzentrationsgradienten in der Nähe des pn-Überganges erreicht werden kann. Mit der gleichen Diodengeometrie und Verwendung einer Zn-Ga-Legierung als Diffusionsquelle, was eine Senkung der Zn-Oberflächenkonzentration auf weniger als 10 19/cm 3 mit sich brachte, ergab sich nämlich in zinndotiertem GaAs bei der Trägerkonzentration 1,7·10 18/cm 3 als Quantenausbeute für 300°K der Wert 0,65%. Kapazitätsmessungen als Funktion der Spannung lassen darauf schliessen, dass diese erhöhte Ausbeute mit einem linearen Konzentrationsgradienten am pn-Übergang zusammenhängt.