Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 55

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 818 >> Следующая


Материалы и структуры. В П. л. применяются т. н. прямозоиные полупроводники (рис. 5, а), в к-рых терма-лнзнрующнеся носители обоих знаков приобретают примерно одинаковый кеааиимпулъс, собираясь в соответствующих экстремумах своих зон н затем излучательно

Рио. 5. Энергетические диаграммы прямозонного (а) и иепрямоаонного (б) полупроводников .

рекомбинируя с выполнением закона сохранения ква-зннмпульса (импульс фотона составляет относктельно малую величину). В иепрямозонных полупроводниках (рис. 5, б) для рекомбинации носителей требуется участие др. частиц нли квазичастиц (иапр., фононов, обладающих соответствующим квазнимпульсом), что существенно снижает вероятность излучат, перехода. В результате излучат, переходы ие могут конкурировать с безызлучательиыми. Для иепрямозонных полупроводников (к ним относятся, в частности, Si, Ge, SiC, GaP и др.) характерна слабая межзонная люминесценция, в них не развивается усиление, достаточное для возникновения генерации на этих переходах. Попытки создания эфф. лазеров иа иепрямозонных полупроводниках остались безуспешными. Прямозонные полупроводники, используемые а П. л, (рис. 1), относят-

„ .“lDv д IVnIv

ся в осн. к трем группам соединении: А В , А В , А В (первые две используются в пнжекц. П. л.). Кроме бинарных соединений, имеются многочнсл. ряды изоморфных твёрдых растворов (на рис. 2 даны их сокращённые ф-лы: напр. GaInPAs означает Ga3cIn1^PuyAsvt где хау — молбиые дол к соединений Ga и As, соответственно, составляющих ми ого компонентную, в данном случае четырёхкомпонентную, смесь).

Среди лазерных материалов выделяются соединения и составы, входящие в т, н. изоперподиче-с к н е пары, т. е. пары кристаллов, различающиеся по хим. составу, ширине запрещённой зоны и др. физ. свойствам, но имеющие одинаковый период кристаллич. решётки. Такие материалы пригодны для образования бездефектных гетеропереходов путём наращивания одного материала на другом эпитаксиальными методами (см. Эпитаксия). Совершенные гетеро* переходы необходимы для формирования лазерных гетероструктур, широко используемых в совр, П. л. (наз. также ге теролазерами).

В изопернодич. паре более узкозонный компонент служит в качестве активного вещества н, следователь-

53

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

во, должен быть прямовонным материалом. Более широкозонный компонент выполняет роль эмиттерных слоев. Подбор из one р и од ич. материалов среди бинарных соединений весьма ограничен. Лучшей парой являются соединения GaAs (прямозонное Sg ^l,5 эВ) н AlAs (непрямозонное, Sg чв 2,1 эВ), у к-рых периоды решётки различаются на 0,14%. В твёрдых растворах бинарных соединений период решётки плавно зависит от состава; возможности подбора в них изо-периодич. пар расширяются. Примером могут служить пара InP (Sg = 1,35 эВ) и Ga0, ^Iiv53As = 0,74 эВ), используемая в гетеролазере на длине волиы 1,67 мкм. В четверных и др. многокомпонентных твёрдых растворах существуют непрерывные ряды изопериодич. материалов: напр., пара InP — InbxGaxAsyPbip перекрывает диапазон длин волн 1,0—1,67 мкм, если между х и у соблюдается «изопериодическое» условие у 2,2х/(1 -\- 0,06л:).

В лазерных гетероструктурах активная область обычно представляет собой тонкий или сверхтонкий (< 100 им) слой (иногда — иеск. таких ело Sb с прослойками между ними), заключённый между широкозонными эмиттернымн слоями (т. н. двойная гетероструктура). Активный слой обычно обладает свойствами ди-электрич. волновода, к-рый удерживает поток излучения, распространяющийся вдоль него, и уменьшает дифракц. оптич. потеря. Активный слой образует собой потеиц. яму для избыточных носителей одного или обоих знаков, н в случае особо малой его толщины (<30 нм) в нём проявляется волновая природа электронов — квантование энергетнч. уровней в яме оказывает влияние на спектральную форму полосы усиления. Такие П. л. наз. квантоворазмерными или лазерами с «квантовыми ямами». Уменьшение активного объёма позволяет понизить мощность накачки, необходимую для получения режима генерации. В иаиб. миниатюрных лазерах пороговый ток генерации составляет ок. 1 мА при комнатной темп-ре, а для получения оптич. мощности 1 мВт достаточен ток накачки 5—10 мА. Распространённым вариантом планарной лазерной гетероструктуры является двойная гетеро^ структура с трёхслойиым волноводом (рис. 6), в к-рой

Рис. 8. Двусторонняя лазерная гетерострукгура на основе InGaAsP/InP с трёхслойным волноводом (? = 1,3 мкм).

собственно активный слой снабжён тонкими волноводными прослойками. На основе такой модифициров. гетероструктуры достигнуты иаиб. высокое характеристики инжекц. лазера. В т. н. заращённых или заглублённых полосковых гетероструктурах активный волновод представляет собой полоску, ограниченную гетеропереходами со всех боковых сторон.

В инжекц. лазерах удаётся использовать только те лазерные материалы, в к-рых можно получить р — п-переход или р — п-гетеропереход, а также возможно обеспечить протекание тока достаточно высокой плотности (IO2-IO4 А/смг). К ним не относятся, в част-ности, прямозонные соединения типа AB и ряд др.
Предыдущая << 1 .. 49 50 51 52 53 54 < 55 > 56 57 58 59 60 61 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed