Люминесценция и поглощение излучения среднего ИК диапазона в наноструктурах с квантовыми ямами в условиях разогрева носителей заряда

• Автор: Тхумронгсилапа Папхави
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава I Концентрация и температура носителей заряда в режимах

спонтанного и индуцированного излучения из лазерных структур с квантовыми ямами ХнСаАв/СаАв

1.1 Введение

1.2 Дизайн лазерных структур и основные параметры

1.3 Режим спонтанного излучения

1.4 Режим стимулированного излучения

1.5 Заключение

Глава II Динамика фотолюминесценции и рекомбинационные процессы в

8Ь-содержащих лазерных наноструктурах
2.1 Введение
2.2 Наноструктуры и методика исследований
2.3 Время жизни носителей заряда при разных оптической
накачки и температурах решетки
2.4 Время жизни по отношению к оже-рекомбинации
2.5 Заключение
Глава III Фотолюминесценция в наноструктурах с туннельно-связанными
квантовыми ямами СаАэ/АЮаАз
3.1 Введение
3.2 Энергетический спектр электронов в исследуемых структурах
3.3 Фотолюминесценция при разных уровнях накачки; разогрев
носителей заряда при оптическом возбуждении
3.4 Фотолюминесценция горячих носителей заряда в латеральном
электрическом поле

3.5 Заключение
Глава IVПоглощение света при внутризонных переходах горячих носителей заряда в квантовых ямах GaAs/AlGaAs
4.1 Введение
4.2Наноструктуры п типа и энергетический спектр электронов
4.3Поглощение света горячих электронов при внутризонных переходах горячих электронов в латеральных электрических полях в туннельносвязанных квантовых ямах GaAs/AlGaAs
4.43аключение
Заключение
Список публикаций автора
Литература

Введение

Актуальность темы. Явление разогрева носителей заряда во многих случаях сопутствует физическим процессам, протекающим в полупроводниковых приборах, в том числе и в приборах, включающих системы с ограниченной размерностью. В частности в полупроводниковых инжекционных лазерах при высоких уровнях инжекции электронно-дырочных пар (при токе, значительно превышающем пороговый) двумерные носители заряда в квантовых ямах могут иметь температуру, существенно превышающую температуру решетки, что влияет на спектральные, люкс-амперные и другие характеристики лазеров. В квантовых каскадных лазерах процессы энергетической релаксации двумерных электронов, их разогрев и появление неравновесных оптических фононов также влияют на характеристики лазеров, чему посвящен ряд работ зарубежных и российских авторов. Исследование разогрева носителей заряда в квантовых ямах в сильных латеральных электрических полях или при оптической накачке представляет и самостоятельной научный интерес, так как разогрев носителей заряда приводит к появлению новых явлений, исследование которых дает возможность определить или оценить параметры энергетического спектра квантовых ям, характеристики электронной и фононной подсистем. В силу вышесказанного самостоятельное излучение разогрева носителей заряда в лазерных наноструктурах, а также в структурах со множественными квантовыми ямами представляется достаточно важной и интересной задачей. Между тем исследований по горячим носителям заряда в низкоразмерных системах недостаточно.
В настоящей работе изучение явления разогрева осуществлялось с помощью оптических явлений: фото- и электролюминесценция света и поглощения света. С помощью этих же явлений исследовались в 8Ь-

1гУ=Е;+Ре+Рк, (1.16)
где /1Увеп=Е; +Ее+Ен.
Ещё одно уравнение для нахождения Ее (или ЕА) - это равенство концентраций электронов и дырок (1.7) с учетом выброса электронов из КЯ и заполнения дырками трех подзон размерного квантования в КЯ. Уравнение, позволяющее определить п1 (Ге), - уравнение баланса мощности (1.2). Решая (1.16), (1.7) и (1.2) совместно, мы получаем зависимость п1 от у и Те от у (рис. 6 и 7 соответственно). Как следует из рис.6, в области у > у,Л только при относительно небольших токах накачки у наблюдается стабилизация концентрация носителей заряда. При более высоких токах, превышающих у,А более чем на порядок, концентрация и температура электронов и дырок начинают расти. Замедление роста Те от у при у > 60 кА/см2 связано увеличением концентрации п5, В этом случае скорость набора энергии на один носитель уменьшается, и на зависимости Те (у) появляется излом.
При разогреве носителей заряда в посттюроговом режиме (у> j,h) часть электронов может быть выброшена в область сплошного спектра (надбарьерную область). Из рис. 1.1, глубина КЯ для дырок больше, поэтому можно считать, что дырки не выбрасываются в надбарьерную область. Очевидно, электроны, выброшенные в барьере (их концентрация равна п30), определяют ток утечки, и этот процесс уменьшает дифференциальный квантовый выход г]л [12]. Степень уменьшения , очевидно, определяется отношением п2В к полной концентрации п = п20 + пзв, где п2й = п;. Увеличение высоты барьера для электронов АЕе = АЕс - Ел (рис. 1.1), с одной стороны, увеличивает скорость набора энергии (уравнение (1.2)), а следовательно, и температуру горячих носителей заряда и соответственно число выброшенных электронов п}0, а с другой стороны с ростом АЕе число выброшенных в