Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
значениях тока имеется достаточное количество фотонов в отдельных модах
для того, чтобы выполнялось условие усиления (уравнение (30а)]. Если
давление
увеличивает вероятность спонтанного излучения фотонов в направлении,
параллельном плоскости перехода, и уменьшает такую вероятность в
перпендикулярном направлении, больше фотонов излучается в основных модах
и порог снижается.
Было обнаружено {Л. 39], что магнитное поле, перпендикулярное направлению
тока в лазере с р-п переходом, снижает пороговый ток и сдвигает пик
излучения. На рис. 25,а показана зависимость плот-
Маенитное поле, кг с
б)
Рис. 25. Зависимость пороговой плотности тока ZnSb лазерного диода от
напряженности магнитного поля (а), сдвиг пика излучения в зависимости от
значения приложенного магнитного поля (б) '[Л. 39].
ности порогового тока от магнитного поля для лазерного диода,
изготовленного из InSb. На рис. 25,6 показан сдвиг пика излучения в
зависимости от значения приложенного магнитного поля. Все измерения
производились при работе лазера в импульсном режиме. Исходя из
приведенных результатов, можно предположить, что вероятность переходов
возрастает с ростом напряженности магнитного поля, что приводит к
снижению плотности порогового тока.
¦При экспериментальных исследованиях работы лазера в импульсном режиме
обычно наблюдалось некоторое время td задержки между моментом приложения
импульса и возникновением стимулированного когерентного излучения.
Значение этого времени в сильной степени зависит от исходного материала,
процесса изготовления перехода и последующей термообработки [Л. 40а]. Прн
температуре 77 °К td обычно меньше 2 нсек и является по существу
временем, необходимым для установления инверсной населенности. При
комнатной температуре в отличие от результатов, полученных при 77 °К,
наблюдались времена задержки, равные нескольким сотням наносекунд.
Согласно предположению, приведенному в работе [Л. 406], такие времена
задержки связаны прежде всего с наличием вблизи перехода центров
поглощения. Эти центры создают оптические потери, которые препятствуют
возникновению лазерного излучения до тех пор, пока не заполнятся
электронами, инжектированными в р+-область перехода.
Деградация излучения полупроводниковых лазеров может быть разделена на
два типа: медленная внутренняя деградация: резкая
деградация. При деградации первого типа интенсивность излучения падает
постепенно в течение многих миллионов импульсов. При этом вольт-амперная
характеристика диода также постепенно меняется. Считается, что причиной
такого постепенного ухудшения работы лазера является диффузия цинка или
меди при протекании токов большой плотности. Подобное явление наблюдается
в туннельных диодах, в которых отношение токов в максимуме и минимуме
уменьшается при приложении больших смещений в прямом направлении. При
резкой деградации [JI. 41] излучение при работе в режиме большой
отдаваемой мощности уменьшается после нескольких тысяч импульсов. Зеркало
лазера повреждается при этом вследствие образования на нем ямок или
канавок. В -противоположность медленной "внутренней деградации при низких
температурах вольт-амперная характеристика диода после резкой деградации
почти не изменяется. Для исключения деградации такого типа нужно либо
уменьшать длительность импульса, либо уменьшать плотность потока фотонов
у поверхности, применяя близ зеркала диффузию специального профиля.
4. Другие методы возбуждения и материалы для лазеров
Как было указано в § 1, -возможны различные методы создания инверсной
населенности. В предыдущем разделе мы рассмотрели метод инжекции в р-п
переход, при котором используется электрический ток. В настоящем разделе
будут обсуждаться другие методы возбуждения, такие, как оптическое -
возбуждение, возбуждение пучком электронов и лавинный пробой.
1. Оптическое возбуждение. В работе [Л. 42] было осуществлено
оптическое возбуждение лазера в основном для .понимания взаимодействия
между мощным потоком излучения и полупроводником. В работе [Л. 43]
описано оптическое возбуждение полупроводнико-
Ln Sb
ВВод тока
, отвод
Х=5,3мкж ПЕРеход CaAs лазера
Рис. 26. Схема оптического возбуждения. Полупроводниковый лазер InSb-типа
(без перехода) возбуждается оптически лазером с р-п переходом [Л-. 43].
вого лазера, изготовленного на основе InSb /z-типа, с -помощью GaAs-
лазера. Схема эксперимента представлена на рис. 26. До токов через GaAs-
лазер, равных примерно 14 а в импульсе, излучения из InSb не наблюдалось.
При токах, превышавших 14 а, интенсивность излучения InSb-лазера менялась
линейно с изменением тока через GaAs-лазер. Авторы [Л. 44] осуществили
работу CdSe в лазерном режиме при возбуждении лазерным диодом,
изготовленным на основе Ga(AsP). В этом эксперименте CdSe прикреплялся к
выходу GaAs-лазера с помощью вакуумной смазки для получения хорошего
соединения, между этими двумя лазерами. В обоих приведенных выше случаях
частота возбуждающего излучения соответствовала бо-
