Light-Emitting Mechanism of Rare-Earth Doped III-V Compound Semiconductor and the Light-Emitting Devices of Carrier Injection Type

稀土掺杂III-V族化合物半导体的发光机理及载流子注入型发光器件

基本信息

  • 批准号:
    03650022
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1991
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1991 至 1992
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Photoluminescence (PL) and electroluminescence (EL) spectra of rare earth doped III-V compound semiconductors and Si were investigated in order to clear the light emitting mechanism of the samples prepared by three methods such as liquid-phase epitaxy (LPE), thermal diffusion and ion-implantaion. We observed the luminescence spectra with peculiar peaks which are related to the internal 4f-4f transitions of the rare earth atoms, (which are independent of the optical properties or the band structure of semiconductor). The rare earth doped III-V compound semiconductor systems are promising materials for a new type of optoelectronic devices and EL devices such as laser diode and light-emitting diode. The following results were obtained.1 Liquid-phase epitaxy (LPE)The Yb^<3+>-related luminescence around 1000nm was obtained through the PL or EL measurements from different Yb compounds as YbF_3,YbP in GaAs.For EL samples, the rare earth in GaAs can be excited by carrier injection.The Yb^<3+>-related emission of GaAs : YbF_3 and GaAs : YbP was relatively broad compared with InP : YbCl_3 because the Yb^<3+> forms complex centers with some defects or impurities in GaAs.2 Thermal diffusionThe Er^<3+>-related luminescence around 1540nm was obtained from the Er^<3+>ions in Si, and the photoluminescence excitation spectroscopy (PLE) spectra consisted of sharp peaks which were caused by the direct excitation of Er^<3+>ions.For InP : Er, Er^<3+>-related luminescence was not observed.3 Ion-implantationInP : Yb and Si ; Er showed intense rare-earth related emission compared with LPE and a thermal diffusion.For InP : Yb, when Yb^<3+>ion was excited by the photon energy below the InP-band-gap, Yb^<3+>-related emssion was strong because the new efficient energy transfer processes to Yb^<3+> ions occurred through the defect energy levels.
研究稀土掺杂III-V族化合物半导体和Si的光致发光(PL)和电致发光(EL)光谱,以明确液相外延(LPE)、热扩散3种方法制备的样品的发光机理和离子注入。我们观察到了具有特殊峰的发光光谱,这些峰与稀土原子内部4f-4f跃迁有关(与半导体的光学性质或能带结构无关)。稀土掺杂的III-V族化合物半导体体系是用于新型光电器件和EL器件(例如激光二极管和发光二极管)的有前途的材料。得到以下结果。 1液相外延(LPE)通过PL或EL测量不同Yb化合物(如GaAs中的YbF_3、YbP),获得了1000nm附近的Yb^<3+>相关发光。对于EL样品, GaAs中的稀土可以通过载流子注入来激发。GaAs : YbF_3和GaAs : YbP的Yb^<3+>相关发射相对较宽与 InP : YbCl_3 相比,因为 Yb^<3+> 与 GaAs 中的一些缺陷或杂质形成复合中心。2 热扩散从 Si 中的 Er^<3+> 离子获得了 1540nm 附近的 Er^<3+> 相关发光,光致发光激发光谱(PLE)光谱由 Er^<3+> 离子直接激发引起的尖锐峰组成。对于 InP :Er、Er^<3+> 相关3 离子注入InP:Yb和Si;未观察到发光。与LPE和热扩散相比,Er表现出强烈的稀土相关发射。对于InP:Yb,当Yb^<3+>离子被低于InP带隙的光子能量激发时,Yb^<3+>-相关发射很强,因为向 Yb^<3+> 离子的新的有效能量转移过程是通过缺陷能级发生的。

项目成果

期刊论文数量(39)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Shin-ichiro Uekusa et al.: "Optical Activity of Yb^ in MeV Ion-Implanted InP" Materials Research Society,Symp.Proc.(1993)
Shin-ichiro Uekusa 等人:“MeV 离子注入 InP 中 Yb^<3> 的光学活性”材料研究学会,Symp.Proc.(1993)
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Akihiko Majima et al.: "Optical Direct and Indirect Excitation of Er^ Ions in Silicon" Materials Research Society,Symp.Proc.(1993)
Akihiko Majima 等人:“硅中 Er^<3> 离子的光学直接和间接激发”材料研究学会,Symp.Proc.(1993)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Ken-ichiro Ootake et al.: "Photoluminescence of MeV erbium-implanted Silicon" Extended Abstracts (The 40th Spring Meeting, 1993) ; The Japan Society of Applied Physics and Related Societies. No.3. 792 (1993)
Ken-ichiro Ootake 等人:“MeV 铒注入硅的光致发光”扩展摘要(第 40 届春季会议,1993 年);
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
真島 晃彦: "GaAs:YbF_3およびGaAs:YbPエピタキシャル層の光学的・電気的性貭" 明治大学理工学部研究報告. 5. 13-19 (1992)
真岛明彦:“GaAs:YbF_3 和 GaAs:YbP 外延层的光学和电学特性”明治大学理工学院研究报告 5. 13-19 (1992)。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tsutomu Iida et al.: "Characterization of Novel Emission Lines in Mg^+ -Implanted InP" Materials Research Society,Fall Meeting. 24- (1991)
Tsutomu Iida 等人:“Mg^2-注入 InP 中新型发射线的表征”材料研究协会,秋季会议。
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