Techniklexikon

Galliumphosphid

Formelzeichen GaP. Ill-V-Halbleiter, be stehend aus den chemischen Elementen Gallium (III. Hauptgruppe des Periodensystems) und Phosphor (V. Hauptgruppe). G. gehört neben Galliumarsenid zu den wichtigsten Halbleiterwerkstoffen für optoelektronische Bauelemente und wird hauptsächlich für Lichtemitterdioden (LED und LED-Anzeigen) verwendet. Die Bauelementeherstellung ist in vielem der GaAs-Technologie ähnlich: Einkristalle werden mit modifizierten Czochralski-Verfahren bei hohen Drücken gezüchtet; die Herstellung der Bauelementestrukturen erfolgt mit Epitaxie und Diffusionsverfahren. Da das Empfindlichkeitsmaximum des menschlichen Auges im grünen Spektralbereich liegt (Wellenlänge X p 530 bis 550 nm), hat G. einen für die Lichtemission idealen Bandabstand von 2, 26 eV. Der indirekte Bandübergang (Bandstruktur) läßt aber nur eine äußerst schwache Lumineszenz zu. Durch Einbau geeigneter Störstellen in das GaP-Gitter können jedoch hocheffiziente Lichtemitter hergestellt werden: Starke Dotierung mit Stickstoff (GaP:N) liefert grüne (X560nm) bzw. gelbe LED (X585nm). Dagegen ermöglicht der Einbau von Zink-Sauerstoff-Komplexen rote Lumineszenz (X«=700nm). Der hohe Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, daß der Anteil der strahlungslosen — Rekombination unterdrückt wird zugunsten der strahlenden Rekombination über die eingebauten, sog. isoelektronischen Störstellen N und Zn-O, die als Haftstellen für die Ladungsträger wirken. Eine zweite Möglichkeit für die Herstellung von Emitterbauelementen besteht darin, auf G. als Substrat Gal-Hum-Arsenid-Phosphid-Schichten mit einem direkten Bandübergang aufzubringen; das führt zu roten LED (X « 660 nm).