Моделирование нелинейных многослойных гетероструктур для создания многофункциональных устройств высокоскоростной оптоэлектроники

• Автор: Шваб, Ирина Васильевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 93 с. : ил

Оглавление
Обозначении
Введение

Глава 1. Численная модель расчета многослойной гетероструктуры

1.1. Описание устройства

1.2. Нелинейные оптические свойства гетероструктуры

1.3. Моделирование электрических свойств

1.3.1 .Описание расчетного слоя ваАБ

1.3.2.Вычисления токов на гетеропереходе

1.3.3.Описание слоя АЮаАБ

1.4. Модель механизмов взаимодействия оптоэлектронного и

элскгрооптического
1.5. Общая численная модель гибридной многослойной гетероструктуры
Глава 2. Результаты расчетов
2.1. Электрическое взаимодействие
2.2. Оптическое взаимодействие Глава 3. Использование многослойных структур в качестве
устройств для быстродействующей оптоэлектропики
3.1. Оптический, электрический, оптоэлектронный и
электрооптический транзистор
3.2. Электрооптический управляемый фильтр
3.3. Электрически управляемый оптический осциллятор
Заключение
Библиография


Глава 1. Глава 2. Оптическое взаимодействие Глава 3. Развитие таких областей, как информационные технологии, Интернет, мультимедиа, телекоммуникации требует быстрой передачи и переработки большого количества данных. Для этого необходимы быстрые преобразования электрических сигналов в оптические и, наоборот, с сохранением качества и надежности сигнала, а также прием и пересылка большого количества информации. Развитие мобильной связи требует отсутствия “мертвых зон” и освоения диапазона оптических частот. Эта проблема решается установкой оптических антенн, принимающих и усиливающих сигналы. Широкое использование в телекоммуникациях стекловолокна расширило область применения оптических, электрооптических и оптоэлектронных преобразований. Для их реализации необходимо осваивать новую элементную базу, такую как быстрые оптические решетки, модуляторы, усилители, источники и приемники когерентного оптического излучения и т. Нелинейные оптические свойства полупроводниковых гетеропереходов, т. Этот важный раздел физики твердого тела сформировался в последние десятилетия, начиная с работ Ж. И. Алферова, Г. Кремера, Ж. Килби [1,2]. Успешное применение гетеропереходов в различных приборах в первую очередь связано с эпитаксиальной технологией выращивания пленок, согласованных с решеткой подложки. Промышленная реализация и развитие молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) убедительно показали, что технология МЛЭ незаменима при получении многослойных эпитаксиальных структур с атомной гладкостью границ, прецизионно заданными толщинами слоев, составом и профилем легирования. Институтом физики полупроводников СО РАН [3]. Планарная технология получения р-п-р (или п-р-п) слоев позволяет проще реализовать электрическое соединение элементов схемы, так как все рабочие слои выходят на одну плоскость. При этом, в отличие от известной возможности управления типом проводимости полупроводника с помощью легирования различными примесями и инжекции неравновесных носителей заряда, гетеро-структуры позволяют решить значительно более общую проблему управления фундаментальными параметрами в полупроводниковых кристаллах и приборах: шириной запрещенной зоны, эффективными массами носителей и их подвижностями, показателем преломления, энергетическим спектром и т. Использование гетеросгруктур позволяет снизить размеры активных областей до величин, при которых качественно меняется характер переноса носителей заряда. Такими характерными величинами являются длина пробега электрона /с и длина волны электрона Я е. Приборы с активными областями (I < /с называются баллистическими, поскольку пролет активной области может произойти за счет накопленной при инжекции энергии. Перенос электронов в езруктурах с (I < Ле носит квантовый характер. Длина свободного пробега электрона /с при Т = 0 К имеет характерный масштаб ~5см для рассеяния на акустических фононах и 6 см для сильного оптического рассеяния. Этот масштаб сравним с достижимыми технологическими горизонтальными размерами приборов (с1 * /*), а для вертикальных размеров гетерослоев 6 он оказывается большим (/е > с1). Свободный бесстолкно-вительный пролет носителей заряда вместе с уменьшением толщины активного слоя ведет к ускорению переноса заряда через него и, тем самым, к увеличению быстродействия приборов.