Теоретическая часть. Электролюминесценция, по определению, есть излучение света веществом при пропускании через него электрического тока

Электролюминесценция, по определению, есть излучение света веществом при пропускании через него электрического тока. Если это вещество полупроводник, в котором имеется р-n-переход, то излучение света возникает вследствие рекомбинации возбужденных током электронно-дырочных пар. Излучательная рекомбинация в полупроводнике может происходить также вследствие возбуждения светом (фотолюминесценция), электронным пучком (катодолюминесценция) или ионизацией при пробое. 0собенности электролюминесценции излучательной рекомбинации в p-n-переходах определяются:

1) законами излучательной рекомбинации в полупроводниках, определяемыми как их собственной структурой, так и примесным составом;

2) законами протекания тока через принципиально неоднородный полупроводник, поскольку p-n-переход есть намеренно созданная неоднородность в полупроводнике, вблизи которой, благодаря изменению примесного состава, изменяется тип проводимости. Полный ток определяется как излучательной, так и безизлучательной рекомбинацией.

3) часть рекомбинации идет в области пространственного заряда, куда инжектируются с обеих сторон соответственно дырки и электроны.

Таким образом, система неоднородна не только вследствие неоднородности исходных концентраций носителей, но и вследствие различной степени нарушения равновесия в каждой точке образца. Следовательно, ни плотность тока j, ни внешнее напряжение не могут служить однозначными характеристиками степени нарушения равновесия вблизи p-n-перехода. Это важно, поскольку интенсивность излучения J(hν) всегда исследуется в зависимости от тока и напряжения.

Модели излучательных электронных переходов в полупроводниках

Пусть в однородном полупроводнике нарушено равновесие и имеется избыточный электрон в зоне проводимости и дырка в валентной зоне. Система возбуждена, и для восстановления равновесия электрон и дырка должны рекомбинировать. При этом должна выделиться энергия равная разности энергий электронов (в зоне проводимости) на верхнем и нижнем (в валентной зоне) уровнях.

Часть энергии может пойти на создание кванта света hν. Рассмотрим различные пути выделения этой энергии.