Оптические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах, связанные с неравновесными свободными носителями заряда

• Автор: Фирсов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 244 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Поглощение и преломление света свободными горячими электронами и дырками в объемных полупроводниках
1.1. Введение
1.2. Межподзонные оптические переходы теплых дырок. Функция распределения теплых дырок в германии. Малоинерционные модуляторы ИК излучения
1.2.1. Состояние проблемы
1.2.2. Эксперимент
1.2.3. Расчет функции распределения
1.2.4. Обсуждение полученных результатов
1.2.5. Модуляция в непрерывном режиме
1.3. Показатель преломления полупроводника в условиях разогрева и дрейфа свободных носителей заряда
1.3.1. Влияние разогрева и дрейфа электронов на показатель преломления полупроводника с учетом виртуальных межзонных переходов
1.3.2. Расчет показателя преломления полупроводника на свободных электронах в греющем электрическом поле с учетом виртуальных межзонных переходов
1.3.3. Экспериментальное исследование влияния виртуальных межзонных переходов на показатель преломления полупроводника
1.3.4. Электрооптический эффект на горячих дырках
1.3.5. Эффект увлечения фотонов током дырок в германии
1.4. Научные результаты и положения, выносимые на защиту 73 Глава 2. Безынжекционный узкополосный лазер дальнего ИК диапазона
на горячих дырках в германии и его использование для исследования полупроводников
2.1. Введение
2.2. Генерация излучения дальнего ИК диапазона в р-йе в конфигурациях полей

Фойгта и Фарадея
2.2.1. Физические принципы возникновения межподзонной инверсии населенности дырок в германии
2.2.2. Генерация излучения при различных температурах
2.2.3. Усиление длинноволнового ИК излучения горячими дырками в скрещенных электрическом и магнитном полях при различных температурах
2.2.4. Спектры излучения
2.2.5. Экспериментальные исследования коэффициента усиления
2.3. Селекция мод в лазере на горячих дырках. Узкополосный режим генерации
2.3.1. Описание известных методов селекции мод в лазере на горячих дырках
2.3.2 Узкополосный лазер с поглощающим селектирующим элементом
2.3.3. Селекция мод лазера с помощью наклонного интерферометра Фабри-Перо
2.3.4. Узкополосный лазер с перестройкой длины волны излучения
2.4. Применение узкополосного лазера для исследования полупроводников
2.4.1. Исследование циклотронного резонанса в H-InSb
2.4.2. Исследование электрического пробоя примеси
2.5. Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту
ГлаваЗ. Оптические свойства квантово-размерных структур, связанные с внутризонными переходами равновесных и горячих носителей заряда
3.1. Введение
3.2. Краткая теория оптических внутризонных переходов
3.2.1. Межподзонные оптические переходы
3.2.2. Внутриподзонные оптические переходы
3.3. Межподзонные переходы горячих электронов в простых прямоугольных квантовых ямах
3.3.1. Поглощение и двулучепреломление света в продольном электрическом поле в селективно легированных структурах с множественными прямоугольными квантовыми ямами
3.3.2. Влияние непараболичности и обменных поправок

3.3.3. Фотоионизация квантовых ям p-Ge/GeSi в условиях разогрева
дырок
3.3.4. Фотоионизация квантовых ям в поперечном электрическом поле
3.4. Оптические явления на горячих электронах в туннельно-связанных квантовых ямах
3.5. Внутриподзонное поглощение длинноволнового ИК излучения горячими двумерными электронами
3.5.1. Расчет коэффициента поглощения света при внутриподзонных переходах
3.5.2. Поглощение излучения дальнего ИК диапазона в квантовых ямах GaAs/AlGaAs
3.6. Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту
Глава 4. Эмиссия излучения из полупроводниковых наноструктур
4.1. Введение
4.2. Внутриподзонная эмиссия длинноволнового ИК излучения из структур с квантовыми ямами
4.2.1. Расчет спектров эмиссии
4.2.2. Экспериментальное исследование спектров спонтанного внутриподзонного излучения
4.3. Излучение света при межуровневых и межподзонных переходах в структурах с квантовыми точками и квантовыми ямами
4.3.1. Инверсия населенности в структурах с квантовыми точками
4.3.2. Спонтанное излучение из лазерных структур с квантовыми точками
и квантовыми ямами
4.3.3. Инверсия населенности в структурах с квантовыми ямами ("двухцветный" лазер)
4.3.4. Схема оже-лазера
4.4. Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту
Заключение
Список основных публикаций автора по теме диссертации
Список цитируемой литературы

энергию оптического фонона и тут же теряет ее, испустив фонон. Этот механизм существен даже при кБТ « Йюо и учитывает /?-/? взаимодействие. Результаты работы [30] основаны на предположении о максвелловской ФР в пассивной области. Совпадение кривых II и III на рис. 1.6 и их отличие от кривой I при больших концентрациях дырок вызвано частичной максвеллизацией ФР (только в пассивной области). Расхождение кривых при малых концентрациях объясняется существенно немаксвеловским видом ФР.
1.2.5. Модуляция в непрерывном режиме.
Практическим результатом исследования эффектов теплых дырок в германии явилась разработка малоинерционного широкополосного модулятора излучения С02-лазера, пригодного для практического применения. Впервые такой модулятор был предложен в [35]. Инерционность модуляции определяется большим из следующих времен: времени формирования и возвращения ФР горячих дырок к равновесной в окрестности Во и времени пролета фотона через образец ту. Согласно оценкам,
и, В
2 3 4 5 6 7 6 910 20
Р, Вт
Рис. 1.7. Модуляция интенсивности излучения С02-лазера образцом 5 в непрерывном (1) и импульсном (2) режимах.
ограничивающим инерционность временем является ту ~ 1.6-Ю'10 с. Достоинством такого модулятора, выделяющим его среди подобных устройств, является сочетание