Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 14, Numéro 4, avril 1979
Page(s) 563 - 567
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:01979001404056300
Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 563-567 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001404056300

Vieillissement accéléré et dégradation des diodes électroluminescentes à double hétérostructure (GaAl)As-GaAs

R. Blondeau1, B. Balland1, P. Hirtz2 et B. de Cremoux2

1  Laboratoire de Physique de la Matière , I.N.S.A. de Lyon, 69621 Villeurbanne Cedex, France
2  L.C.R. Thomson-C.S.F., Domaine de Corbeville, 91400 Orsay, France


Abstract
Double heterostructure light emitting diodes, Ga1-y AlyAs(C.Z.)-Ga1-xAl xAs (A.Z.), for optical telecommunications have been realised by liquid phase epitaxy (L.P.E.). A study was made of the accelerated aging degradation (current stress : 50 A/cm2 ; temperature : 150-250 °C). Two behaviors have been pointed out : for some devices stressed when mounted, dark-line defects (D.L.D.) appear, multiply and produce a quick degradation (20 to 50 h); for other L.E.D. (permanently without any dark line defects) homogeneous degradation proceeds by two steps ; the first one, rather quick (200-300 h) is followed by a slow phase. During the second step, we analyzed the variations of light power for I = 50 A/cm2 and deep level center concentration measured by capacitance and transient current spectra techniques. The degradation process of L.E.D.s can be characterized by an activation energy, respectively equals to 0.27 eV for x = 0 and 0.46 eV for x = 0.07. This allows us to evaluate normal utilisation lifetimes at 2 x 105 and 10 7 h. The greater lifetimes are due to the absence of certain deep levels issued from the improvement of mounting and L.P.E. technologies. For long time L.E.D.'s we detect 4 levels : 2 of them are associated with Sn in C.Z. and the two others, situated in A.Z., have increasing concentrations when aging.


Résumé
La dégradation sous vieillissement accéléré (50 A/cm2 ; 150-250 °C) de D.E.L. à D.H. Ga1-yAlyAs (pour Z.C.)-Ga1-xAlxAs (pour Z.A.) élaborées par E.P.L., a été étudiée. Deux comportements sont observés : certains éléments ayant subi des contraintes lors du montage se dégradent rapidement (formation et développement de lignes noires) ; pour les autres (absence de lignes noires), la dégradation se fait d'abord rapidement pendant 200 à 300 h, puis plus lentement. Dans ce dernier cas, on a analysé les variations de la puissance lumineuse (I= 50 A/cm2) et de la concentration des centres profonds. La dégradation des diodes peut être caractérisée par une énergie respectivement égale à 0,27 eV et 0,46 eV pour x = 0 et x = 0,07 ; il est alors possible d'extrapoler les durées de vie en utilisation normale, soit 2 x 105 et 107 h. On note que ces valeurs sont obtenues en l'absence de certains niveaux profonds tels que ceux induits par la diffusion des impuretés (Cr et Fe); en effet, on ne détecte que 4 niveaux : 2 associés à Sn dans Z.C. et 2 autres situés dans Z.A. ont des concentrations croissantes lors du vieillissement.

PACS
4260D - Light emitting diodes.

Key words
aluminium compounds -- gallium arsenide -- light emitting diodes -- ageing -- degradation -- double heterostructure light electroluminescence diodes -- GaAlAs GaAs -- dark line defects -- LED -- III V semiconductors