Лекции по наноматериалам и нанотехнологиям
Лазеры на квантовых точках
жүктеу/скачать 12,63 Mb. Pdf көрінісі
|
Nanomateriali i nanotehnologii bak
| 3.11.7. Лазеры на квантовых точках
Повышение степени локализации носителей заряда значительно улучшает характеристики лазерных диодов по сравнению с лазерами на объемных материалах. Это высокие коэффициенты усиления, малые значения порогового тока, высокая стабильность работы. Линии излучения идеального лазера на квантовых точках исключительно узкая (монохроматическая) и не зависит от температуры. Метод самоорганизации квантовых точек на поверхности раздела двух материалов с разными параметрами кристаллической решетки. Материал InAs выращивается химическим осаждением паров из газовой фазы на подложке из кристалла с большой постоянной кристаллической решетки и большой шириной запрещенной зоны GaAs . На рис. 3.11 представлены рассчитанная зависимость коэффициента усиления для идеальных систем разной размерности с квантовой локализацией. Квантовые точки имеют максимально острые пики спектра и самые высокие значения коэффициента усиления. При энергии излучения 0,94 эв (ИК- диапазон) коэффициент усиления около 1 8000 см . 150 Рис. 3.11. Спектр коэффициентов усиления для лазеров на идеальных, объемных полупроводниках, квантовых ямах, квантовых проволоках и квантовых точках в зависимости от энергии фотонов[4]. На рис. 3.12. представлено устройство лазера на квантовых точках. Структура состоит из нескольких слоев материалов образующих pin - диод. Эти слои включают (снизу вверх) подложку n GaAs , слой n AlGaAs , слой GaAs с собственной проводимостью, содержащий квантовые точки InAs , слой p AlGaAs и верхний слой p GaAs . Металлические контакты на подложке и верхнем слое соединяют структуру с внешней электрической цепью. Рис. 3.12. Схема устройства лазера с краевым излучением на самоорганизованных квантовых точках.[4] 151 Рис. 3.13. Схема лазера на основе нанокластеров InAs [2]. На рис. 3.13. показан зародышевый слой с пирамидальными квантовыми точками, который есть на вставке рис. 3.12. С ростом размера пирамидок увеличивается длина волны излучения лазера. При подаче прямого смещения электроны и дырки инжектируются (впрыскиваются) во внутренний слой GaAs , они попадают в квантовые точки с меньшей запрещенной зоной, где происходит рекомбинация и излучение. Длин волны излучения соответствует межзонным переходам в квантовых точках InAs . Слой GaAs с квантовыми точками находясь между примесными слоями , p n AlGaAs с меньшим коэффициентом преломления, локализует излучение. Зародышевый слой InAs повышает эффективность диффузии носителей в квантовые точки. Его ширина запрещенной зоны меньше, чем в GaAs . Для увеличения поверхностной плотности квантовых точек используют массив с несколькими зародышевыми слоями с пирамидальными квантовыми точками. В настоящее время такие лазеры в видимом и инфракрасном диапазоне являются коммерческим продуктом. жүктеу/скачать 12,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|