WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

min (NS NS, или max, или L Lmin), плотности порогового тока основной и следующей мод, а также порог многомодовой генерации бесконечно возрастают (см. (56) и рис. 5). При этом относительный порог многомодовой генерации j/ jth устремляется к нулю (вставки на рис. 5), что означает неограниченный рост Рис. 23. Плотности порогового тока основной моды (сплошчисла генерируемых продольных мод резонатора. Для ная кривая), следующей моды (штриховая кривая) и порог реализации преимуществ лазеров на КТ параметры многомодовой генерации (пунктирная кривая) в виде функций структуры должны быть достаточно далекими от кри- от температуры. На вставке изображен относительный порог тических значений. многомодовой генерации.

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Теория пороговых характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых точках (см. (2) и (3)). Одновременно с нежелательным уве- 5) При равновесном заполнении КТ имеет место униличением jth с повышением T растут j2, j и j/ jth версальное соотношение между спектрами коэффициен(рис. 23). Это происходит потому, что термические вы- та усиления и спонтанной рекомбинации, выполняющеебросы носителей из КТ и, следовательно, выравнивание ся для произвольного числа излучательных переходов пространственно неоднородной инверсии заселенности в КТ и произвольной функции распределения КТ по становятся более эффективными при высоких T.17 При размерам.

условии, что выжигание пространственных дыр является 6) Вследствие пространственной локализации носиединственной (или главной) причиной многомодовой телей, дающих вклад в стимулированное излучение, генерации в лазере на КТ, с ростом T число излучае- в лазерах на КТ может сильно проявляться эффект мых мод должно убывать, а следовательно, зависимость выжигания пространственных провалов, приводящий к выходной мощности от тока инжекции должна прибли- многомодовой генерации.

жаться к линейной. Именно это может являться одной 7) Существуют оптимальные параметры структуры, из причин увеличения дифференциальной квантовой минимизирующие плотность порогового тока. Предельэффективности лазера на КТ с ростом T, наблюдаемого ные характеристики лазера (оптимальные параметры, экспериментально в работе [37].

минимальная плотность порогового тока и характеристическая температура для оптимизированной структуры) зависят от дисперсии размеров КТ, длины ре7. Заключение зонатора, разрывов краев зон на гетерогранице с КТ и температуры. Уменьшение дисперсии размеров КТ Изложена последовательная теория пороговых хаприводит к уменьшению порогового тока, повышению рактеристик инжекционных лазеров на КТ, в которой характеристической температуры T0 и увеличению попоказано следующее.

рога многомодовой генерации.

1) Существуют критические допустимые параметры 8) При разбросе размеров КТ 10% и потерях 10 см-структуры с КТ — границы области параметров, в могут быть достигнуты плотности пороговых токов которой возможно лазерное излучение. При приближеменее 10 А/см2 при комнатной температуре в режиме нии параметра к критическому значению пороговый ток непрерывной генерации, что более чем на порядок неограниченно возрастает.

меньше по сравнению с лазерами на КЯ при тех же по2) В зависимости от температуры и энергий локализатерях. Соответствующие значения характеристической ции носителей возможны два принципиально различных температуры могут быть выше 280 K, что существенно режима заполнения КТ носителями — неравновесный (в несколько раз) выше, чем в лазерах на КЯ.

и равновесный. Температура, определяющая границу Оригинальные работы авторов, упомянутые в данмежду этими режимами, растет с увеличением энергий ном обзоре, были поддержаны Российским фондом локализации.

фундаментальных исследований и программой „Физика 3) Температурная зависимость порогового тока латвердотельных наноструктур“ Министерства науки и зеров на КТ принципиально отличается от таковой технической политики Российской Федерации.

для лазеров с объемной активной областью и лазеров на КЯ: при низких температурах (неравновесное заполнение КТ) пороговый ток почти не зависит от темпераСписок литературы туры, а при высоких (равновесное заполнение), будучи контролируемым термическими выбросами из точек, [1] Zh.I. Alferov. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 767 (2001).

пороговый ток растет экспоненциально. Это объясняет [2] H. Kroemer. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 783 (2001).

наблюдаемое при высоких температурах быстрое паде[3] J.P. van der Ziel, R. Dingle, R.C. Miller, W. Wiegmann, ние характеристической температуры T0.

W.A. Nordland. Appl. Phys. Lett., 26 (8), 463 (1975).

4) В отличие от лазеров с объемной активной об[4] R.D. Dupuis, P.D. Dapkus, N. Holonyak, E.A. Rezek, R. Chin.

ластью и лазеров на КЯ, имеет место нарушение лоAppl. Phys. Lett., 32 (5), 295 (1978).

кальной зарядовой нейтральности в квантовых точках [5] W.T. Tsang. Appl. Phys. Lett., 40 (3), 217 (1982).

[6] Ж.И. Алфёров, А.И. Васильев, С.В. Иванов, П.С. Копьев, лазерных структур на их основе, существенным образом Н.Н. Леденцов, М.Е. Луценко, Б.Я. Мельцер, В.М. Устисказывающееся на величине порогового тока и его темнов. Письма ЖТФ, 14 (19), 1803 (1988) [Zh.I. Alferov, пературной зависимости (характеристической темпераA.I. Vasil’ev, S.V. Ivanov, P.S. Kop’ev, N.N. Ledentsov, туре T0). Нарушение нейтральности обусловливает темM.E. Lutsenko, B.Y. Mel’tser, V.M. Ustinov. Sov. Tech. Phys.

пературную зависимость компоненты порогового тока, Lett., 14, 782 (1988)].

связанной с рекомбинацией в КТ, и является основной [7] N. Chand, E.E. Becker, J.P. van der Ziel, S.N.G. Chu, причиной температурной зависимости порогового тока N.K. Dutta. Appl. Phys. Lett., 58 (16), 1704 (1991).

при низких температурах.

[8] G.W. Turner, H.K. Choi, M.J. Manfra. Appl. Phys. Lett., 17 72 (8), 876 (1998).

В полупроводниковых лазерах с объемной активной областью [9] G.P. Agrawal, N.K. Dutta. Long-wavelength semiconductor порог многомодовой генерации также возрастает с повышением T, что обусловлено увеличением коэффициента диффузии с ростом T [86]. lasers (N. Y., Van Nostrand Reinhold Company, 1986).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 24 Л.В. Асрян, Р.А. Сурис [10] Quantum Well Lasers, ed. by P.S. Zory, Jr. (Boston, [33] L. Harris, D.J. Mowbray, M.S. Skolnick, M. Hopkinson, Academic Press Inc., 1993). G. Hill. Appl. Phys. Lett., 73 (7), 969 (1998).

[11] L.A. Coldren, S.W. Corzine. Diode lasers and photonic [34] E. O’Reilly, A. Onishchenko, E. Avrutin, D. Bhattacharya, J.H. Marsh. Electron. Lett., 34 (21), 2035 (1998).

integrated circuits (N. Y., John Wiley & Sons, 1995).

[35] P.M. Smowton, E.J. Johnston, S.V. Dewar, P.J. Hulyer, [12] Semiconductor Lasers, ed. by E. Kapon (San Diego, H.D. Summers, A. Patane, A. Polimeni, M. Henini. Appl.

Academic Press, 1999).

Phys. Lett., 75 (15), 2169 (1999).

[13] П.Г. Елисеев. Введение в физику инжекционных лазеров [36] H. Shoji, Y. Nakata, K. Mukai, Y. Sugiyama, M. Sugawara, (М., Наука, 1983).

N. Yokoyama, H. Ishikawa. IEEE J. Select. Top. Quant.

[14] R. Dingle, C.H. Henry. U.S. Patent 3982207 (Sept. 21, 1976).

Electron., 3 (2), 188 (1997).

[15] Y. Arakawa, H. Sakaki. Appl. Phys. Lett., 40 (11), 939 (1982).

[37] M. Sugawara, K. Mukai, Y. Nakata. Appl. Phys. Lett., 74 (11), [16] Zh.I. Alferov, R.F. Kazarinov. Inventor’s Certificate 1561 (1999).

[in Russian], Applic. 950840, prior. March 30, 1963.

[38] T.C. Newell, D.J. Bossert, A. Stintz, B. Fuchs, K.J. Malloy, [17] Ж.И. Алфёров, В.М. Андреев, Е.Л. Портной, М.К. ТруL.F. Lester. IEEE Phot. Technol. Lett., 11 (12), 1527 (1999).

кан. ФТП, 3, 1328 (1969) [Zh.I. Alferov, V.M. Andreev, [39] P.G. Eliseev, H. Li, G.T. Liu, A. Stintz, T.C. Newell, L.F. Lester, E.L. Portnoy, M.K. Trukan. Sov. Phys. Semicond., 3 (9), K.J. Malloy. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 7 (2), (1970)].

(2001).

[18] I. Hayashi, M.B. Panish, P.W. Foy, S. Sumski. Appl. Phys. Lett., [40] F. Klopf, R. Krebs, J.P. Reithmaier, A. Forchel. IEEE Phot.

17 (3), 109 (1970).

Technol. Lett., 13 (8), 764 (2001).

[19] Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, [41] M. Arzberger, G. Bhm, M.C. Amann, G. Abstreiter. Phys. St.

М.В. Максимов, И.Г. Табатадзе, П.С. Копьев. ФТП, 28 (8), Sol. (b), 224 (3), 827 (2001).

1483 (1994) [N.N. Ledentsov, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, [42] N.-T. Yeh, J.-M. Lee, T.-E. Nee, J.-I. Chyi. IEEE Phot. Technol.

A.E. Zhukov, M.V. Maksimov, I.G. Tabatadze, P.S. Kop’ev.

Lett., 12 (9), 1123 (2000).

Semicond., 28 (8), 832 (1994)].

[43] J.K. Kim, R.L. Naone, L.A. Coldren. IEEE J. Select. Top.

[20] N. Kirstdter, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, D. Bimberg, Quant. Electron., 6 (3), 504 (2000).

V.M. Ustinov, S.S. Ruvimov, M.V. Maximov, P.S. Kop’ev, [44] L.V. Asryan, R.A. Suris. Proc. Int. Symp. „Nanostructures:

Zh.I. Alferov, U. Richter, P. Werner, U. Gsele, J. Heydenreich.

Physics and Technology“ (St. Petersburg, Russia, 1994) Electron. Lett., 30 (17), 1416 (1994).

p. 181.

[21] D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. Quantum Dot [45] R.A. Suris, L.V. Asryan. Proc. SPIE’s Int. Symp. Photonics Heterostructures (Chichester, John Wiley & Sons, 1999).

West (San Jose, CA, USA, 1995) v. 2399, p. 433.

[22] N.N. Ledentsov, M. Grundmann, F. Heinrichsdorff, D. Bim[46] L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond. Sci. Technol., 11 (4), berg, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, M.V. Maximov, Zh.I. Alfe(1996).

rov, J.A. Lott. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 6 (3), [47] L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEEJ. Select. Top. Quant. Electron., (2000).

3 (2), 148 (1997).

[23] M.V. Maximov, Yu.M. Shernyakov, A.F. Tsatsul’nikov, [48] L.V. Asryan, R.A. Suris. Electron. Lett., 33 (22), 1871 (1997).

A.V. Lunev, A.V. Sakharov, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, [49] L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Quant. Electron., 34 (5), A.E. Zhukov, A.R. Kovsh, P.S. Kop’ev, L.V. Asryan, Zh.I. Alfe(1998).

rov, N.N. Ledentsov, D. Bimberg, A.O. Kosogov, P. Werner.

[50] L.V. Asryan, R.A. Suris. Appl. Phys. Lett., 74 (9), J. Appl. Phys., 83 (10), 5561 (1998).

(1999).

[24] M.V. Maximov, L.V. Asryan, Yu.M. Shernyakov, A.F. Tsat[51] Л.В. Асрян, Р.А. Сурис. ФТП, 33 (9), 1076 (1999) sul’nikov, I.N. Kaiander, V.V. Nikolaev, A.R. Kovsh, S.S. Mikh[L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond., 33 (9), 981 (1999)].

rin, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, Zh.I. Alferov, N.N. Ledentsov, [52] L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Quant. Electron., 36 (10), D. Bimberg. IEEE J. Quant. Electron., 37 (5), 676 (2001).

1151 (2000).

[25] В.П. Евтихиев, И.В. Кудряшов, Е.Ю. Котельников, [53] Л.В. Асрян, Р.А. Сурис. ФТП, 35 (3), 357 (2001) В.Е. Токранов, А.Н. Титков, И.С. Тарасов, Ж.И. Алфёров.

[L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond., 35 (3), 343 (2001)].

ФТП, 32 (12), 1482 (1998) [V.P. Evtikhiev, I.V. Kudryashov, [54] L.V. Asryan, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, O. Stier, E.Yu. Kotel’nikov, V.E. Tokranov, A.N. Titkov, I.S. Tarasov, R.A. Suris, D. Bimberg. IEEE J. Quant. Electron., 37 (3), Zh.I. Alferov. Semicond., 32 (12), 1323 (1998)].

(2001).

[26] V.P. Evtikhiev, V.E. Tokranov, A.K. Kryganovskii, A.M. Boiko, [55] L.V. Asryan, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, O. Stier, R.A. Suris, A.N. Titkov. J. Cryst. Growth, 202, 1154 (1999).

R.A. Suris, D. Bimberg. J. Appl. Phys., 90 (3), 1666 (2001).

[27] G. Park, O.B. Shchekin, S. Csutak, D.L. Huffaker, D.G. Deppe.

[56] L.V. Asryan, R.A. Suris. Int. J. High Speed Electron. Syst., Appl. Phys. Lett., 75 (21), 3267 (1999).

12 (1), 111 (2002).

[28] G. Park, O.B. Shchekin, D.L. Huffaker, D.G. Deppe. IEEE [57] L.V. Asryan, R.A. Suris. In: Selected Topics in Electronics Phot. Technol. Lett., 13 (3), 230 (2000).

and Systems, v. 25: Quantum Dots, ed. by E. Borovitskaya, [29] H. Hirayama, K. Matsunaga, M. Asada, Y. Suematsu. Electron.

M.S. Shur (Singapore, World Scientific, 2002) ch. 5.

Lett., 30 (2), 142 (1994).

[58] D. Leonard, S. Fafard, K. Pond, Y.H. Zhang, J.L. Merz, [30] J. Temmyo, E. Kuramochi, M. Sugo, T. Nishiya, R. Ntzel, P.M. Petroff. J. Vac. Sci. Technol. B, 12 (4), 2516 (1994).

T. Tamamura. Electron. Lett., 31 (3), 209 (1995).

[59] M. Asada, Y. Miyamoto, Y. Suematsu. IEEE J. Quant.

[31] R. Mirin, A. Gossard, J. Bowers. Electron. Lett., 32 (18), Electron., 22 (9), 1915 (1986).

(1996). [60] K.J. Vahala. IEEE J. Quant. Electron., 24 (3), 523 (1988).

[32] W. Zhou, O. Qasaimeh, J. Phillips, S. Krishna, P. Bhattacharya. [61] Y. Miyamoto, Y. Miyake, M. Asada, Y. Suematsu. IEEE Appl. Phys. Lett., 74 (6), 783 (1999). J. Quant. Electron., 25 (9), 2001 (1989).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Теория пороговых характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых точках [62] C.T. Sah, R.N. Noyce, W. Shockley. Proc. IRE, 45 (9), 1228 [88] C.L. Tang, H. Statz, G. deMars. J. Appl. Phys., 34 (8), (1957). (1963).

[63] S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices (N. Y., Wiley, [89] K.Y. Lau, A. Yariv. In: Semiconductors and Semimetals, v. 22, 1981). pt. B, ed. by W.T. Tsang (N. Y., Academic Press, 1985) ch. 2.

[64] H. Benisty, C.M. Sotomayor-Torres, C. Weisbuch. Phys. [90] H. Hirayama, J. Yoshida, Y. Miyake, M. Asada. IEEE J. Quant.

Rev. B, 44 (19), 10 945 (1991). Electron., 30 (1), 54 (1994).

[65] U. Bockelmann, G. Bastard. Phys. Rev. B, 42 (14), 8947 [91] Р.А. Сурис, С.В. Штофич. ФТП, 16 (7), 1327 (1982) (1990). [R.A. Suris, S.V. Shtofich. Sov. Phys. Semicond., 16 (7), [66] U. Bockelmann, T. Egeler. Phys. Rev. B, 46 (23), 15 574 (1982)].

(1992). [92] Р.А. Сурис, С.В. Штофич. ФТП, 17 (7), 1353 (1983) [67] N.N. Ledentsov, M. Grundmann, N. Kirstdter, J. Christen, [R.A. Suris, S.V. Shtofich. Sov. Phys. Semicond., 17 (7), R. Heitz, J. Bhrer, F. Heinrichsdorf, D. Bimberg, S.S. Ru- (1983)].

vimov, P. Werner, U. Richter, U. Gsele, J. Heydenreich, Редактор Л.В. Шаронова V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, M.V. Maximov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov. Proc. 22nd Int. Conf. Phys. Semicond.

Theory of threshold characteristics (Vancouver, Canada, 1994), ed. by D.J. Lockwood (World Scientific, Singapore) v. 3, p. 1855.

of semiconductor quantum dot lasers [68] E.O. Kane. J. Phys. Chem. Sol., 1 (4), 249 (1957).

L.V. Asryan+, R.A. Suris [69] E.H. Perea, E.E. Mendez, C.G. Fonstad. Appl. Phys. Lett., 36, 978 (1980).

Ioffe Physicotechnical Institute, [70] A. Maitland, M.H. Dunn. Laser Physics (Amsterdam, North Russian Academy of Sciences, Holland, 1969).

194021 St. Petersburg, Russia [71] M. Grundmann, D. Bimberg. Phys. Rev. B, 55 (15), + Department of Electrical and Computer Engineering, (1997).

State University of New York, [72] А.П. Леванюк, В.В. Осипов. ФТП, 7 (6), 1058 (1973).

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |



© 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.