Механизмы рекомбинации неравновесных носителей заряда в лазерах с электронной накачкой на основе твердого раствора InGaAsSb

• Автор: Матвеенко, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 c. : ил

ГЛАВА I. Процессы излучательной и безызлучательной рекомбинации неравновесных носителей в полупроводниках

1.1. Излучательная рекомбинация

1.2. Некоторые вопросы теории полупроводниковых лазеров с накачкой электронным пучком

1.3. Безызлучательная рекомбинация

1.4. Оптические свойства и параметры лазерного излучения арсенида индия и антимонида галлия
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. Выбор объектов исследования, экспериментальная установка и методики исследования
2.1. Получение многокомпонентных твердых растворов УпбаА и Р и исследование структурных свойств образцов
2.2. Исследование влияния кристаллографических несовершенств на параметры лазерного излучения (антимонид галлия)

2.3. Метод получения и исходные свойства арсенида индия

2.4. Экспериментальная установка и методики исследования лазерного излучения

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. Механизмы рекомбинации в лазерах на основе арсенида индия и антимонида галлия, влияние безызлучательной Оже-рекомбинации на параметры лазерного излучения
3.1. Исследование параметров лазерного излучения арсенида индия и антимонида галлия

3.1.1. Арсенид индия
3.1.2. Антимонид галлия
3.1.3. Нелегированные эпитаксиальные пленки арсенида индия и антимонида галлия
3.2. Расчет коэффициентов усиления и порогового уровня возбуждения активной среды, сравнение экспериментальных результатов с расчетом
3.3. Роль Оке-рекомбинации при высоких урорнях возбуждения, экспериментальное определение коэффициентов межзонной Оже-рекомбинации в арсениде индия и антимониде галлия
3.4. Влияние безызлучательной рекомбинации на параметры лазерного излучения
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. Получение и исследование лазерного эффекта в четырехкомпонентных твердых растворах
Jiz£a/àSé и J/7 JkSiР139
4.1. Физико-химические основы создания нетырехкомпо-нентных твердых растворов
4.2. Неохлаждаемый лазер на основе Jnx Js, â
(f *0
в области 1,8 - 2,4 мкм
4.3. Исследование механизмов Оже-рекомбинации в четырехкомпонентном твердом растворе JnGodsSé
4.4. Эффективный лазер с электронной накачкой в области 3,1 - 3,7 мкм на основе JuJs^P
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Диссертация посвящена экспериментальному исследованию механизмов излучательной и безызлучательной Оже-рекомбинации неравновесных носителей заряда в новом четырехкомпонентном твердом растворе и его бинарных аналогах арсениде индия и антимониде
галлия, изучению влияния процессов безызлучательной Оже-рекомбинации на эффективность лазеров с электронной накачкой на основе данных соединений и поискупутей повышения эффективности этих лазеров.
В основе работы полупроводниковых лазеров лежат процессы рекомбинации неравновесных носителей заряда. Тот или иной механизм рекомбинации определяется зонной структурой полупроводника, концентрацией и свойствами центров рекомбинации, температурой кристалла и уровнем возбуждения. Поэтому при создании эффективных источников излучения необходимо в первую очередь оценить конкурирующую роль различных механизмов рекомбинации и определить наиболее эффективный рабочий переход лазера. Проведение таких исследований на твердом растворе УпРа5) является весьма актуальным и представляет большой научный и практический интерес, поскольку направлено на создание источников излучения, в том числе неохлаждаемых, на технически важный диапазон длин волн 1,6 - 3,0 мкм. В этой спектральной области находятся оптические окна в атмосфере и стекловолокне, интенсивные линии поглощения паров воды в атмосфере и линии излучения ряда газовых лазеров, области спектральной чувствительности фотоприемников. Разработка эффективных источников излучения для этого диапазона будет способствовать развитию оптической связи и локации, созданию газоанализаторов и других устройств для контроля окружающей среды и т.д.

зали выполненные нами исследования, которые подробно изложены в Ш главе, влиянием одной А -долины нельзя объяснить сильную температурную зависимость параметров излучения. Эти результаты, а также высокие абсолютные значения порогов генерации и некоторые другие особенности излучательных характеристик требовали более подробного обсуждения с привлечением новых механизмов рекомбинации. В частное ти оказалось, что надо учитывать безызлучательную Оже-рекомбинации
ВЫВОДЫ
1. Рассмотрены основные положения теории излучательной и безызлучательной Оже-рекомбинации и вынужденного излучения в полупроводниках. Проанализированы имеющиеся экспериментальные результаты.
2. Выполнен расчет коэффициентов межзонной излучательной рекомбинации и рекомбинации зона проводимости - мелкий акцепторный уровень. Показано, что вероятность межзонной излучательной рекомбинации в антимониде галлия во всем интервале температур боль ше, чем в арсениде индия и что вероятность излучательной рекомбина ции через мелкий.акцепторный уровень В3.а уменьшается с увеличением глубины залегания уровня.
3. Выполнен расчет времен излучательной и безызлучательной Оже-рекомбинации (по теории Битти-Ладсберга) для переходов зона-зона и зона проводимости - мелкий акцепторный уровень в зависимости от концентрации неравновесных носителей и температуры для антимонида галлия и арсенида индия. Согласно этим оценкам при уровнях возбуждения йп= 1016_хо^^см“3 вероятность излучательной рекомбинации в них высока, а безызлучательная Оке-рекоглбинация (по теории Битти-Ландсберга) начинает оказывать влияние при комнатной темпера туре и больших концентрациях неравновесных носителей ('~10*6см-3 для и больше 10*3см“3 для Ра £/ ).
4. Проведен анализ основных теоретических подходов к механиз