Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 93

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 145 >> Следующая

Е\ и Ег, Черными кружками обозначены состояния атома [47]. в поглощение;
б =¦ спонтанное излучение; в стимулированное излучение.
Для гомоструктур (например, р - д-переходов на основе GaAs) пороговая
плотность тока быстро увеличивается с ростом температуры. При комнатной
температуре типичное значение Jth (полученное при измерении в импульсном
режиме) составляет ~5,0*104 А/см^. Такая большая плотность тока создает
серьезные трудности для реализации режима непрерывной генерации при 300
К.
С целью уменьшения пороговой плотности тока были предложены, а затем с
помощью эпитаксиальной технологии реализованы
Светодиоды и полупроводниковые лазеры
301
Ток
Рис. 26. Основная структура лазера с р - я-переходом в виде резонатора
ФабрИ - Перо.
лазеры на гетероструктурах. На рис. 27 схематически изображены
гомоструктура, структуры с одним и двумя гетеропереходами, их зонные
диаграммы в условиях прямого смещения [48], а также профили распределения
показателя преломления и интенсивности генерируемого в р - я-переходе
света. Как видно из рис. 27, в структуре с двумя гетеропереходами
носители сосредоточены внутри активной области d, ограниченной с обеих
сторон потенциальными барьерами; излучение также ограничено этой
П Р п Р Р л Р Р
Ga/ls б a,/4s Ga/ls GaAs /U^Gaj^s Gads MxGaf.x/1s
'27ШШ
hv
zf
-hi)
- ^т//^Ш777/
I d I
T
n
-hd
P
d
J
(~ 0,5мкм)
I_____I T
ПГ
6
-*i r- -*11-*-Imkm -OJmkm
a f
Рис. 27. Сравнительные характеристики некоторых лазерных структур [48].
а - гомоструктура; б - структура с одним гетеропереходом; в - структура с
двумя гетеропереходами.
302
Глава 12

V
X*
ю5
%
S 10*
1
1
1 10 3 ъ %
\
§ ю2
: Резонатор Фа&ри-Леро ,г. 1п 4\ - (L ** 400 мкм)
Гомоструктура
7~.vV
Структура с с и мим Гетеропереходом_____^---
'(d=2MKMl^------------(~Ю 3)
'Тздойтя гетерсструктура (dsCfFмкм)
-I______I______* I___________L
100
200 Т, к
_1____I ____1 , J-------L
300
Рис. 28. Температурная зависимость пороговой плотности тока для трех
лазерных структур [48].
областью вследствие скачкообразного уменьшения показателя преломления за
ее пределами. Эти ограничения способствуют усилению стимулированного
излучения и соответственно уменьшению пороговой плотности тока.
На рис. 28 для сравнения приведены зависимости Jth от рабочей температуры
для трех структур, изображенных на рис. 27. Следует отметить, что самая
слабая температурная зависимость наблюдается для лазеров на двойных
гетероструктурах (ДГ-лазеры). Поскольку Jth в ДГ-лазерах при 300 К может
достигать значений ~103 А/см2 и менее, оказывается возможным реализовать
режим непрерывной генерации при комнатной температуре. Благодаря этому
лазеры нашли широкое применение в науке и промышленности, в частности в
волоконно-оптических системах связи. Ниже рассмотрены в основном ДГ-
лазеры.
12.4.2. Волноводный эффект
Коэффициент оптического ограничения. В ДГ-лазере свет удерживается и
направляется диэлектрическим волноводом. На рис. 29, а показан
диэлектрический волновод на основе трехслойной структуры, в которой
активный слой расположен между двумя неактивными слоями. Если показатели
преломления слоев пъ п" и п3 удовлетворяют условию
"2 > "1 ^ "8*
(23)
Светодиоды и полупроводниковые лазеры
303
то угол падения луча 012 на границу раздела между слоями 1 и 2 (рис. 29,
б) будет больше критического угла, определяемого уравнением (12).
Аналогичная ситуация наблюдается на границе раздела слоев 2 и 3. Таким
образом, если показатель преломления активной области больше показателей
преломления окружающих ее слоев (неравенство (23)), то электромагнитное
излучение распространяется в направлении, параллельном границам раздела
слоев.
В лазерах с гомоструктурой разность между показателем преломления
центрального слоя волновода и показателями преломления соседних слоев
составляет лишь 0,1-1 %. В гетеролазерах можно задать более существенное
изменение показателей преломления на каждом гетеропереходе (до ~10 %) и
тем самым обеспечить четко выраженное ограничение излучения.
Для более подробного анализа свойств волноводов обратимся к рис. 30, на
котором схематически изображен лазер в декартовой системе координат.
Плоскости z - 0 и z = -L совпадают с двумя отражающими гранями или
"зеркалами" лазера, которые представляют собой либо сколотые, либо
отполированные поверх-
х
У
Отражающие
плоскости
Слой J (р -/11Т 6af-2 As)
x = +d/2
О
x=*-d/2
- /7, Активная область
Слой / (п ~А1х6а(~х As)
Слой 2 (6a/Is)
L
а
б
Рис. 29. Трехслойный диэлектрический волновод (а) и ход лучей в нем (б).
304
Глава 12
Освещение зеркала
х (Картина ближ-\ ' {нега поля )
Вертикальная
плоскость
Пленка оля получения картины дальнего полм
Обработанная зеркальная поверхность
Рис, 30. Лазер ер - я-переходом в декартовой системе координат.
ности. Переднее зеркало может излучать в полупространство z > 0.
Пересекающиеся координатные оси х и у направлены соответственно
перпендикулярно и параллельно плоскости перехода.
Предыдущая << 1 .. 87 88 89 90 91 92 < 93 > 94 95 96 97 98 99 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed