Способ преобразования инфракрасного излучения

(5 б) Люб Вдцце ИК ламцнесц АВ. ения реобразое электрорами на и ченко-излучентньи ид и р-и-структ г алли я, Полу и мцкроэлект Луикл, 1981,сф одниоснове копая тКиев: Н с, 73-7 оника, вып.ЗЗ уков о ч 111 яИ1 е 11,Способ ибраз ом, Преобрдэ иое излучение ндцрд ля светодиода, где с но цыии элок троп;мццергия нос " л й рсодл иц я лот оп л; гчсот з го г орг:1и с и е ".с;. ч; д :о т т ру поглощается с или Ьыркдии, достаточна .дл ального бярье регулируется Бся ря гя, Ф;ф" д СОЮЗ СОНЕТ(ЖИХСО.1 ИАЛИСтИНЕСНИх ,"1; ЩРЕСПУБЛИНг щт / ГОСУДАРСтБЕнНЫй НОЛИТЕтПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИГННт Сса 07.05,93, Бюл, 11 174370826/2501,02,88Я.А.Оксиан, И,Я,МдриурАшионтас и Г.Р.Трейдери 11.Г,1 з 1 е 1 г 1 еФ, я 1. 1 пГгагеб 1 вз,Ь 1 е црсопчегв 1.ол цзпп Оар Вп 11;лГ дос 1 ев., Арр 1.Раув.1983, ч.А 2, 1 3, 276-278. (5 Й) С 110 СОБ 1 РГОБРАЗОБАНИЯ ИНФРАКРАС- . НОГО ИЗ 31 УГНИЯ(57) Изобретение относится к полупроводникогой оптоэлектронике, конкретно к способаи преобразования ИК-излучения в излучение другого спектрального состава, Иелью изобретения является повышение рабочей температуры и расширение спектрального диапазона преобразуемого излучения, Спо" Изобретение относится к полупроводниковой оптоэлектронике, конкрет-. но к способам преобразования инфракрасного (ИК) излучения другого спектрального состава.Целью изобретения является повышение рабочей температуры и расширение спектрального диапазона лреобра" зуемого излучения,ЯО 1538834 А 1 соб включяе охлаждение полулроводникового светодиода до рабочей течлердтуры Т, удовлетворяющей условию дБ=20 К 6 СЬЕВ/ 5 К где ЛЕ - энергия иониэации легирующей примеси светодиода, К - постоянная Больциацд, Ь 1 - энергия кванта преобразуемого излученияНя светодиод подают цдлрв жение прямого сиещецияцз условияЬсф (0,5 й, где ( - контактная разность потецццдпд р-л-перехода светодиода, о - заряд электрона, Нд светодиод подают ИК-излучение и рег истрируют излучение светодиода.Рабочий температурный диапазон ц диапазон напряжений смещения обесцсчивд 1 от поглощение из.пучения нд срободных носителях в светодиодной с-,руктуре и переброс этих носителей через потенциальны барьер в светодиоде с последующей их излучательной рекомбццдцией, 11 рецмуществои спосс ба является простота, умереццое охлджде - ние, широкий спектральный дцялдзон преобразуемого излучения, малая ицер ционностьоествляют следующимдлодл, то оцц перебрасываются через б 1 рьер с последующей иэлучлтельцой рекомбицдццей, Таким образом, излучение средне- или длиццонолцового ИК-дилплзоцл может преобрлзоньааться н излучение ближней ИК (светодиоды цз лрсецида галлия) цлц видимой (светодиоды из фосФидл галлия или тройных соединений Ли Вф 1 области спектра. Наибольшая эффективность процесса преобразования имеет место н сцльцолегировацных структурах светодиодов с мелкими примесями. Охлаж-. дение способствует подавлению инерционного сигнала, обусловленного ростом ицжекции светодиода при разогреве решетки. Темноной ток ицжекцни определяет контраст - отношение яркости люминесценциипри фотостимуляциц к темцовой. Услоние для нцжДК ней рлбочеи температуры Т ъ26 Квьтекает из того, что активное поглощение происходит ца свободных носителях, поставляемых ионцзовацнымипримесями. Поэтому условие являетсяобратным условию, необходимому длявьморажцнация примесей.Верхний предел рабочей температуры вытекает из условия малости тока,создаваемого тепловыми носителямив прямом смещенном светодиоде,Пределы для прямого смешения связаны с тем, чтотребуемое преобразование излучения обусловлено квантовым процессом переброса, которыйимеет место в области спектра, длякоторой справедлив закон Фаулера.Пре"деды для величины прямого смещениясоответствуют высоте барьераотвечающей условию 0,5 Ь 1ч" бйт 2,При большой высоте барьера це будутвозникать фототок и стимулированнаяИК-излучением люминесцецция. Применьшей высоте барьера сцижаетсяконтраст и возрастает инерционность сигнала зд счет участия в фотоинжекцццносителей с температурой, близкой крешеточной.Расширение спектрального диапазона связано с возможностью его упранленин прямым смещением светодиода,П р и м е р. Использовали малоццерциоццый лрсецид-галлиевый свето"диод 121106, легированный пинком винтервале 10- 5 10 гм , В качеЭстне источника преобразуемого излучения игпользбвлли цепрерьпзцый СОлд 10 15 зер 51 ГР с длццой волны 10,6 мкм,Модуляция ллзерцого излучения осуществляллсь с помопью злектробцтического модулятора И 1 П, В клчестве приемников преобразованного излучениябыли использованы фотоумножительФЗУи быстродействующие германиевые и кремниевые фотодцоды. Измерения проводили при температуре жидко-.го азота, которая наиболее удобнадля работы и ньппе предельной нижнейтемпературы - 20 К, В диапазонепрямых смещений 1,37-1,44 В наблюдалось мллоинерццонное увеличение свечения светодиодных г.труктур под дей"стнием ИК-излучения. При выходе напряжения мещеция за указанные пре -делы наблюдался как рост инерционного сигнала, тлк и ослабление стимулированного свечения, Измерено отношение приращения светового сигнала под действием ИК-излучения к яркости свечения структуры при электрическом возбуждении при этом жесмещении. Это отношение доходилодо 10 прц лазерной мощности науронне 5 1 О- Вт. Измерения в специальном криостате с регулируемойтемпературой показали, что при выходе рабочей температуры за упомянутые вьппе верхнюю и нижнюю границы.наблюдался как рост инерционногосигнала, так и ослабление стимулированного свечения.Сопротивление В источника питаниявыбирали из условия ВГ(7, где С -емкость светодиода при рабочих смещениях, Г - требуемое быстродейст, вие, чтобы инерционность цепи питания не ограничивала скорости преобразования,Преимуществом предлагаемого способа является простота, малая инерционность, умеренное охлаждение и широкийспектральньп диапазон преобразуемогоизлучения.Ф о р к у л л изобретения 50Способ преобразования инфракрасного излучения, включающий охлаждениеполупроводникового светодиода, подачу напряжения смещения на светодиодн прямом направлении, подачу инфракрасного излучения на светодиод, регистрацию излучения светодиода, о т -л и ч. а ю щ и й с я тем, что, сцелью поньшфенця рабочей температурыи расширения спектрального диапазона53833( преобразуемого излучения, рабочуютемпературу выбирают из условия Д К/2)КТЬж,5 с 1- . с 1.1 с Г - О Ъ,) где 30 Составитель И, БурлаковТехред М.Ходанич Корректор С,Шекмар Редактор Т,Иванова Заказ972 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР3035, Москва, Ж, Раушская наб д, А/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О где дР - энергия ионцзации легирующей примеси светодиода;К - постоянная Больцмана;Ь 4 - энергия кванта преобразуемого излучения; рабгча тю 1 сиат" а папр угппе и смещение а Гпнмом цадравлгппц удовлетворяют угл 1 вцю р - к цтактная разность потенциала р-и-переход светодиодазаряд электрона,