WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Локального максимума не было на спектральных Спектральная ширина основания локального максимузависимостях Ws(ex + p1)/Ws(ex) = f ( ), измеренных ма на экспериментальном спектре Ws(ex + p1)/Ws(ex) при d = -20 пс и d = 20 пс, когда импульсы ex и p1 не = f ( ), как уже говорилось, равнялась 1.9 мэВ. Тогда перекрывались во времени. Здесь d — время задержки ширина E уровня, с которого электрон рекомбиниm p1-импульса относительно ex-импульса (рис. 3). Таким рует, излучая фотон с энергией s, должна быть образом, локальный максимум возникал именно при E 1.9 мэВ. Согласно принципу неопределенностей, одновременной накачке ex- и p1-импульсами. эффективное время жизни электрона на этом уровне Второе значение энергии pi-импульса p = 1.455 эВ SR 3.5 · 10-13 с, и частота 2.9 · 1012 с-1. Оценсовпадало с коротковолновой границей выступа в спект- ки по формулам (6.2.35, 4.3.19) работы [10] для кваре коэффициента поглощения (рис. 1). При погло- зиравновесного распределения носителей дают времещении p2-импульса электроны „рождались“ на энер- на: а) залечивания возмущения фермиевского газа при гетическом уровне зоны проводимости, на котором энергии 25 мэВ за счет межэлектронного рассеяния нет обеднения заселенностей. Энергия этого уровня e-e = 4 · 10-15 с, б) поглощения LO-фонона электропревышает энергию уровня, на который генерировал ном с энергией 25 мэВ e-ph = 9 · 10-14 с. Для расчеэлектроны p1-импульс, менее чем на LO. При од- та использовались концентрация электронно-дырочных новременной накачке ex- и p2-импульсами в спектре пар 5 · 1018 см-3 и температура T = 52 мэВ, что соответотносительного увеличения энергии суперлюминесценствует расчетному спектру поглощения с фермиевским ции Ws(ex + p2)/Ws (ex) = f ( ) возникал уже локальраспределением ЭДП на рис. 1. Поскольку времена m ный минимум, но тоже при энергии фотона = s e-e = 4 · 10-15 с и e-ph = 9 · 10-14 с оказались суще(рис. 4). Спектральная ширина локального минимума по ственно меньше времени SR 3.5 · 10-13 с, возникает его основанию составляла 1.7 мэВ.

сомнение в возможности применять в исследуемой ситуации оценки, получаемые, когда истинное модулированное распределение носителей заменяют приближенным 3. Обсуждение результатов фермиевским. По-видимому, существуют или не выявленные еще причины увеличения времен e-e и e-ph, или Как уже пояснялось выше, при генерации ЭДП неизвестные особенности физического механизма обраex-импульсом в энергетическом распределении электрозования локального максимума в спектре относительнонов в зоне проводимости образуются расположенго увеличения пикосекундной суперлюминесценции.

ные с периодом LO области обеднения заселенностей энергетических уровней носителями. p1-Импуль- Отметим, что пикосекундная суперлюминесценция сом с энергией фотона p электроны генериро- релаксирует после окончания накачки с характерным вались на уровень с максимальным обеднением во временем 10 пс, и она измерялась интегрально во второй области обеднения заселенностей в зоне про- времени. При этом в настоящей работе показано, что водимости. Такая генерация электронов привела к на спектре Ws(ex + p1)/Ws(ex) = f ( ) локальный маклокальному усилению излучения с энергией фотона симум возникал во время синхронной накачки образца m s s p - (рис. 2). Спектральная шири- ex- и p1-импульсами, при d 0 (рис. 2). ПримерФизика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 550 Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов, С.Е. Кумеков, С.В. Стеганцов но, когда интенсивность света в ex-импульсе проходит Еще один вопрос — почему спектральная ширина через максимум, во-первых, обеднение заселенностей локальных минимумa и максимума оказалась примерно электронов, распределенное с периодом LO по зоне одинаковой. Не потому ли, что лежащие в их пределах проводимости, наиболее сильное [7,11]. Этому должна энергетические уровни должны иметь приблизительно соответствовать и наиболее интенсивная суперлюми- одну и ту же энергию p1-Импульс генерирует электроны с одинаковой энергией, и эти электроны, излучив несцентная рекомбинация, необходимая для создания по одному LO-фонону, должны перейти на приблиобеднения. Плотность неравновесных LO-фононов тоже зительно один и тот же уровень. Если предполагать, близка к ее максимальной за время фотовозбуждения величине [12]. После окончания ex-импульса обедне- что локальный минимум все-таки отображает щель в ния заселенностей и суперлюминесцентная рекомбина- спектре энергетических состояний электронов, то для формирования щели требуется монохроматическое излуция существенно слабее [5–7,11], меньше и плотность неравновесных LO-фононов. Когда облучение p1-импуль- чение. Для спектра пикосекундной суперлюминесценции монохроматическое излучение — это, в пределе, излучесом производилось после окончания ex-импульса при ние, получаемое при рекомбинации электронов с одного d =+20 пс, локального максимума на спектре относиуровня энергии.

тельного увеличения суперлюминесценции не возникало Рассмотренные в разд. 3 вопросы представляются нам (рис. 3). Следовательно, локальный максимум возникает интересными для последующих исследований как с в условиях сильного обеднения заселенностей, интенфизической, так и с практической стороны. Последнее сивной суперлюминесцентной рекомбинации и большой обосновывается необходимостью понимания физических плотности неравновесных LO-фононов.

процессов, возможных в работе устройств сверхбыстроОбсуждение отсутствия локального максимума при действующей полупроводниковой оптоэлектроники, исd = -20 пс, когда образец сначала облучался p1-импользующих мощные сверхкороткие импульсы стимупульсом, а затем ex-импульсом (рис. 3), элементарно, лированного излучения и накачки (более чем одним и мы его опустим.

импульсом одновременно).

Физический механизм образования локального минимума на спектре относительного увеличения супер- Настоящая работа выполнена при финансовой подлюминесценции Ws(ex + p2)/Ws(ex) = f ( ) (рис. 4) держке РФФИ (проект 01-02-16694).

установить окончательно пока затруднительно.

Авторы глубоко признательны В.И. Перелю, Ю.Д. КаМожно предположить, что в результате когерентнолафати, Г.Н. Шкердину за подробное обсуждение резульго взаимодействия суперлюминесцентного излучения с татов работы и полезные советы.

электронами происходит перенормировка спектра энергетических состояний, и в этом спектре образуется Список литературы щель [13]. Спектральное положение щели совпадает с максимумом спектра суперлюминесценции. Ширина ще[1] D. Hulin, M. Joffre, A. Migus, J.L. Oudar, J. Dubard, F. Aleли 2 была бы равна спектральной ширине основания xandre. J. de Phys., 48, 267 (1987).

локального минимума 1.7 мэВ, на спектре относитель[2] Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, Е.Г. Дядюшкин, Б.С. Явич.

ного увеличения энергии суперлюминесценции (рис. 4).

Письма ЖЭТФ, 48, 252 (1988).

Тогда частота межзонных переходов = 1.3 · 1012 с-1, [3] N.N. Ageeva, I.L. Bronevoi, E.G. Dyadyushkin, V.A. Mironov, Для GaAs S.E. Kumekov, V.I. Perel’. Sol. St. Commun., 72, 625 (1989).

[4] И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 32, 537 (1998).

= 0.017 · J1/2 (эВ).

[5] Ю.Д. Калафати, В.А. Кокин. ЖЭТФ, 99, 1793 (1991).

[6] И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 32, 542 (1998).

Здесь J — интенсивность суперлюминесцентного из[7] I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, V.I. Perel’. Sol. St. Commun., лучения, измеряемая в ГВт/см2. Суперлюминесцентное 94, 805 (1995).

излучение должно быть монохроматическим и, зна[8] Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов, С.Е. Кумечит, занимать очень узкую область с энергией фоков, С.В. Стеганцoв. ФТП, 36, 144 (2002).

m тона s в спектре суперлюминесценции. Соответ[9] И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 33, 13 (1999).

ственно, получаем оценку J = 2.5 · 106 Вт/см2. Когерент[10] В.Ф. Гантмахер, И.Б. Левинсон. Рассеяние носителей ность взаимодействия электронов с электромагнитным тока в металлах и полупроводниках (М., Наука, 1984) полем имеет место, если частота межзонных перес. 350.

ходов превосходит частоту внутризонного рассея- [11] I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, T.A. Nalet. Sol. St. Commun., 98, 903 (1996).

ния электронов 1/, т. е. > 1. Для этого требуется [12] С.Е. Кумеков, В.И. Перель. ЖЭТФ, 94, 346 (1988).

> 7.7 · 10-13 с. Выше мы получили предположение, [13] В.М. Галицкий, В.Ф. Елесин. Резонансное взаимодейчто эффективное время жизни электрона на выделенном ствие электромагнитных полей с полупроводниками уровне SR 3.5 · 10-13 с. Сделанные оценки времен (М., Энергоатомиздат, 1986) с. 192.

и SR не исключают рассматриваемое объяснение локального минимума, но и явно недостаточны для его Редактор Л.В. Беляков подтверждения.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Локальная особенность изменения спектра пикосекундной суперлюминесценции... Local peculiarity of change of picosecond superluminescence spectrum by additional generation of carriers to non-Fermian electron-hole plasma in GaAs N.N. Ageeva, I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, S.E. Kumekov, S.V. Stegantsov Institute of Radioengineering and Electronics, Russian Academy of Sciences, 101999 Moscow, Russia Technological University, 480012 Almaty, Republic Kazakstan

Abstract

Dense hot electron-hole plasma and picosecond superluminescence resulted from pumping GaAs layer by picosecond light (ex) pulse. Electron distribution over the conduction band was modulated with a period equal to LO phonon energy.

The influence on superluminescence of additional pumping by light (pi) pulse with p < ex - 0.1 eV was studied. In the case of simultaneous pumping by ex and pi pulses, a local maximum or minimum appeared in the spectrum of the relative growth of the superluminescence energy. Peculiarities occurred as the photon energy conformed to the maximum of the superluminescence spectrum in the active area of GaAs layer. The local maximum appeared when electrons, generated by p1 pulse at the energy level with depleted population, emitted by LO phonon and only then recombined. The local minimum appeared when electron was generated by p2-pulse on a level with Fermi population. The spectral widths of the local maximum or minimum were found narrower than the calculated broadening of the energy level, from which electrons recombined.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.