Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Арратуна Р. -> "Оптические вычисления" -> 41

Оптические вычисления - Арратуна Р.

Арратуна Р. Оптические вычисления — М.: Мир, 1993. — 441 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievichesleniya1993.pdf
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 175 >> Следующая

пнкосекунды или более. Для оптических импульсов с существенно меньшей
длительностью эффекты выбеливания могли бы возникать только после того,
как фотоны возбудили устройство.
На рис. 3.24 показано, как глубина модуляции изменяется по мере
заполнения ям фотогенерированными носителями. Например, для изначально
пустой ямы (канальное напряжение 15,0 В) заполнение ее оптическим входным
сигналом на 60% емкости уменьшило бы поток фотонов до 0,85 к
первоначальному значению, в то время как в отсутствие выбеливания
снижение составило бы 0,76 к входному сигналу. Если яма вначале заполнена
частично, тогда дополнительные, фотоэлектроны могли бы переполнить яму, и
оптическая модуляция больше не управлялась бы начальным канальным
напряжением. Этот предел указан штриховой линией. Одно из воздействий
эффекта выбеливания, следовательно, состоит в сужении динамического
диапазона устройства путем ограничения диапазона размеров зарядового
пакета, который может переноситься в устройстве.
3.5.4. Эффект электропоглощения в квантовых ямах
Недавно был описан второй тип электропоглощения, намного более сильный,
чем эффект Франца - Келдыша [32]. Этот эффект возникает в так называемых
квантовых ямах или сверх-решеточных структурах, и, как представляется,
такие структуры могут быть интегрированы с ПЗС.
Квантовая яма представляет собой тонкий слой узкозонного полупроводника,
размещенного между двумя слоями широкозонного полупроводника. В наиболее
изученных структурах этого типа используются комбинации GaAs (fg=l,42 эВ)
и AlxGai-.tAs (Eg= 1,80 эВ для * = 0,30). Для данного гетероперехода
энергетические зоны имеют "двустороннюю" модуляцию, т. е. запрещенная
зона в GaAs зависит от энергии аналогично тому, как это происходит для
AEGai-xAs (рис. 3.25). Таким образом, края обеих зон - зоны проводимости
и валентной зоны-^ образуют прямоугольные ямы, которые могут удерживать
электроны и дырки. Такое удержание заряда приводит к' ряду необычных
новых явлений, когда ширина ямы составляет Около 20 нм или менее.
Представляющее здесь интерес явление касается оптического экситонного
поглощения в электрических полях. ¦ ¦ >
Г лава 3. Компоненты оптического процессора на основе ПЗС
107
Экситоны - это связанные электрон-дырочные пары, несколько напоминающие
атом водорода. Энергия фотонов, необходимая для создания экситона,
составляет меньшую величину (на величину его энергии связи), чем
необходимо, чтобы разорвать связанный электрон валентной зоны на
свободный электрон и дырку. Их образование будет соответственно,
наблюдаться как пик поглощения на длине волны немного большей, чем
основной край внутризонного поглощения. При комнатной температуре в
объемном GaAs пик экситонного поглощения едва различим в основном из-за
низкой энергии связи экситонов ("4 мэВ), делающей их очень чувствительным
к термоионизации. Однако при удержании экситонов в тонких квантовых ямах
энергия их связи существенно возрастает ("10 мэВ для ямы шириной в 10,0
нм), и это значительно увеличивает резонансное поглощение.
Оптическое поглощение, связанное с экситонами и другими эффектами в
квантовых ямах, обычно исследуется в структурах, состоящих нз большого
числа ям, отделенных друг от друга слоями с большей шириной запрещенной
зоны и имеющих достаточную толщину, чтобы предотвратить взаимодействие
носителей в соседних ямах. На рис. 3.26 изображено устройство, включающее
60 квантовых ям, состоящих из слоев GaAs толщиной в 14,0 нм с
чередующимися со слоями Alo,3oGao,7oAs толщиной 16,0 нм [11]. Эта
иелегированная квантоворазмерная структура, состоящая из большого числа
квантовых ям, сверху и снизу покрыта слоями п- и р-легированного AlGaAs,
что позволяет прикладывать поле поперек всего блока за счет подачи
Рис. 3.24. Влияние эффекта выбеливания на динамический диапазон ПМС
на основе ПЗС.
108
Часть I. Пространственные модуляторы света
Дно зоны проводимости
Ga As)
Потолок
валентной зоны ¦ 1._
Рис. 3.25. Энергетическая зонная диаграмма квантовых ям, образованных
слоем GaAs, расположенных между слоями AlGaAs.
Е IА
Eg (Ga As) Vм
Оптический
¦1
Оптический выходной сигнал
Рис. 3.26. Схема измерений коэффициентов электропоглощення
квантоворазмерных структур.
на легированные слои обратной по знаку разности потенциалов. (Как
объяснено ниже, дополнительные верхние слои включаются в структуру для
использования в качестве канала ПЗС.) Тонкие титановые слои наносились
сверху на образец, чтобы воспроизвести затвор ПЗС. Полупроводниковые слои
были выращены методом молекулярной лучевой эпитаксии на подложке из GaAs.
Поскольку GaAs является прозрачным на длине волны, представляющей
интерес, подложку удаляли методом селективного травления и оставшаяся
структура прикреплялась к стеклянной пластинке чистой эпоксидной смолой.
Глава 3. Компоненты оптического процессора на основе ПЗС
109
На рис. 3.27 показаны данные по оптическому поглощению указанной
структуры [11]. Два выделяющихся пика наблюдаются на длинах волн 850 и
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed