Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
представлены составленный в работе [JI. 156] список таких материалов,
энергии фотонов в режиме генерации, соответствующие длины волн и методы
возбуждения. Арсенид галлия является первым материалом, наиболее
изученным и
Рис. 28. Схема возбуждения лавинного пробоя [Л. 50].
Таблица 13-1
Полупроводниковые материалы для лазера
Материал Энергия фотонов Длина волны, •мкм Метод возбуждения
ZnS 3,82 ¦ 0,32 Электронный пучок
ZnO 3,30 0,37 Электронвый пучок
CdS 2,50 0,49 Электронный пучок, оптический
GaSe 2,09 0,59 Электронный пучок
CdS.cSej-* 1,80-2,50 0,49-0,69 Электронный пучок
CdSe 1,82 0,68 Электронный пучок
CdTe 1,58 0,78 Электронный пучок
Ga (AsxPj-я) 1,41-1,95 0,88-0,63 р-п переход
GaAs 1,47 0,84 р-п переход, электронный Пучок, оптический, лавинный
InP 1,37 0,90 р-п переход
InjcGaj _*As 1.5 0,82 р-п переход
GaSb 0,82 1,5 р-п переход, электронный пучок
InPjAs,-* 0,77 3,1 р-п переход, электронный пучок, оптический
InSb 0,23 5,2 р-п переход, электронный пучок, оптический
Те 0,34 3,64 Электронный пучок
PbS 0,29 4,26 р-п переход, электронный пучок
PbTe 0,19 6,5 р-п переход, электронный пучок, оптический
PbSe 0,145 8,5 р-п переход, электронный пучок
HgacCdj-zTe 0,30-0,33 3,7-4,1 Оптический
РЬхБщ-яТе 0,09-0,19 6,5-13,5 Оптический
разработанным, на котором была получена генерация. Лазерные свойства
других соединений III-V групп подобны свойствам арсенида галлия. Энергия
фотона при стимулированном излучении всегда неоколько меньше ширины
запрещенной зоны материала, из чего следует, что в нзлучательных
переходах принимают участие примесные состояния. В некоторых соединениях
элементов III-V групп наблюдается излучение с энергией фотона, равной
ширине запрещенной зоны, связанное с прямой межзонной рекомбинацией.
В соединениях элементов IV-VI групп, особенно в соединениях свинца,
таких, как PbS, РЬТе и PbSe, также была получена генерация. Эти
соединения представляют собой материалы с прямой зоной с экстремумами,
расположенными в зоне Бриллюэна вдоль оси
< 111 > в отличие от арсенида галлия, у которого экстремумы рас положены
в центре зоны Бриллюэна. Кроме того, генерация была получена в теллуре и
нескольких соединениях элементов II и VI групп, а также в сплавах
нескольких соединений, таких, как GafAsj-xP*) и Cd(S*Sei-*).
Как видно из табл. 13-1, длины волн излучения простираются от
ультрафиолетовой области до средней инфракрасной. Можно надеяться, что в
ближайшем будущем будет достигнут значительный прогресс в работе лазеров
(например, работа в непрерывном режиме прн комнатной температуре),
следующими путями; изучением новых методов выращивания кристаллов для
повышения чистоты полупроводниковых материалов и их оптической
однородности; разработкой новых полупроводниковых материалов, имеющих
низкие значения пороговой плотности тока; решением проблемы возбуждения и
охлаждения активных элементов.
ЧАСТЬ V
ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБЪЕМНЫХ ЭФФЕКТАХ
ГЛАВА ЧЕТЫРНАДЦАТАЯ
ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБЪЕМНЫХ
ЭФФЕКТАХ
1. Введение
Полупроводниковыми приборами, основанными па объемных эффектах,
называются такие приборы, которые не содержат ни р-п переходов, ни каких-
либо других границ раздела, кроме омических контактов, и в которых
используются объемные свойства полупроводника для выполнения различных
функций под влиянием внешних сил, например под воздействием магнитного
или электрического полей. В предыдущих главах мы уже рассматривали
несколько приборов на объемных эффектах. Напри.мер, фотосопротивление
(гл. 12) представляет собой двухполюсный оптоэлектронный прибор, в
котором используется эффект уменьшения объемного сопротивления
полупроводника при воздействии на него светом, вызывающим переходы
электронов "зона - зона" или "примесный уровень - зона". Ограничитель
тока (гл. 7) также представляет собой двухполюсный прибор на объемных
эффектах, использующий эффект насыщения дрейфовой скорости носителей тока
в германии или кремнии при достаточно высокой напряженности
электрического поля.
В настоящей главе мы рассмотрим несколько приборов на объемных эффектах,
в частности приборы с управляемым напряжением объемным дифференциальным
отрицательным сопротивлением, способные генериповать СВЧ электромагнитные
колебания. В 196.3 г. Ганн {Л. 11 обнаружил, что если напряженность
постоянного электрического поля в произвольно ориентированном коротком
образце арсенида галлия или фосфида индия п-типа превысит критическую
пороговую величину около нескольких тысяч вольт на сантиметр, то
возникают когерентные СВЧ электромагнитные колебания. Частота колебаний
приблизительно равна обратной величине времени пролета носителей тока
через образец Позже Кремер Ш. 2] указал, что все наблюдаемые свойства
этого процесса генерации СВЧ-колебаний согласуются с теорией
дифференциального отрицательного сопротивления. предложенной независимо
друг от друга Ридли и Уоткинсом ГЛ. .31, а также Хилсумом [Л. 41.
Эксперименты Хатсона и др. ГЛ. 51, выясняющие влияние давления,
