WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Здесь Nc — эффективная плотность состояний в зоне На рис. 3 представлен экспериментально измеренный проводимости спектр поглощения невозбжуденного образца 0( ).

С помощью этого спектра, сдвинутого в длинноволноNc = 2 · [2me · kTc/(2 )2]3/2, (5) вую сторону в соответствии с уменьшением ширины а F1/2(e) — интеграл Ферми–Дирака с индексом 1/2, запрещенной зоны из-за кулоновского взаимодействия e = µe/(kTc). Концентрация дырок в валентной зоне носителей до определенной выше энергии Eg = 1.37 эВ, определена выражением и указанных значений Tc, µe и µh был рассчитан второй, более реалистичный, спектр поглощения:

p = Nv · F1/2(h). (6) FD( ) =0( -(Eg0-Eg)){1- fe(e)- fhh(h)}. (8) Здесь Nv — эффективная плотность состояний в зоне Здесь Eg0 = 1.403 эВ — ширина запрещенной зоны тяжелых дырок, определяемая выражением вида (5), но невозбужденного образца; e и h — энергии соответс заменой me на mhh; h =(Ev - µh)/(kTc), Ev —энергия ственно электронов и тяжелых дырок, связанных прямым потолка валентной зоны, отсчитываемая, как µe и µh, от оптическим переходом; fe и fhh — функции распределедна зоны проводимости.

ния Ферми–Дирака соответственно электронов и тяжеС помощью приведенных выше выражений из условия лых дырок.

нейтральности (3) вытекало соотношение Рассмотрим совместно спектр суперлюминесценции, дыру в области усиления и выступ в спектре поглоF1/2(e)/F1/2(h) =m3/2/m3/2 = 22, (7) hh e щения света (рис. 2). При этом обнаруживаются где me = 0.063m0, mhh = 0.5, m0 — значения эффектив- следующие особенности, представляющиеся следствием ных масс электронов и тяжелых дырок соответственно. механизма обеднения заселенностей [1], развивающегося Подгонкой подбирался первый расчетный спектр. От при пикосекундной суперлюминесценции и при участии подгонки требовалось выполнение условия (7) и чтобы внутризонных электронных переходов путем эмиссии спектр проходил через экспериментальные точки, распо- LO-фононов.

ложенные у коротковолновой и длинноволновой границ 1. Спектральные положения максимальной глубины выступала в спектре поглощения. Также требовалось, дыры и максимума спектра суперлюминесценции совпачтобы длинноволновая граница расчетного спектра со- дали. Максимум спектра суперлюминесценции и маквпадала с шириной запрещенной зоны Eg = 1.37 эВ. симум выступа в спектре поглощения разделены спекПоследняя была определена по энергии фотона, при тральным интервалом.

которой длинноволновый склон спектра суперлюминес- 2. Спектральная ширина выступа в спектре поглоценции пересекает уровень энергии излучения, немного щения, как и спектральная ширина дыры в области превышающий нулевой, Ws = 0.12 отн. ед. [13–15]. Это усиления, оказалась равной. Коротковолновая граисключало влияние внутренних напряжений и приме- ница дыры совпадала с длинноволновой границей высей, приводящее к ”размытию” края спектра. Значения ступа. По-видимому, процессы излучения электронами 2 Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 148 Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов, С.Е. Кумеков, С.В. Стеганцов LO-фононов, стимулированные невыполнением принци- [8] N.N. Ageeva, I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov. Absrtacts 25th Int. Conf. on Physics of semiconductors, ICPS-25 (Osaka, па детального равновесия, ограничивают спектральную Japan, Sept. 17–22, 2000) pt 1, D025, p. 49.

ширину и дыры, и выступа.

[9] И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 33, 13 (1999).

3. Обозначим Wst энергию суперлюминесценции при [10] Yu.D. Kalafati, V.A. Kokin, H.M. Van Driel, G.R. Allan. In:

тех двух значениях, при которых находятся граниHot Carriers in Semiconductors, ed by Karl Hess et al.

цы дыры. Выделим часть спектра суперлюминесценции, (Plenum Press, N.Y., 1996) p. 587; Yu.D. Kalafati, V.A. Kokin.

расположенную выше уровня Wst. Эту часть спектра in: Abstracts 25th Conf. on Physics of Semiconductors суперлюминесценции нормируем на подобранный посто(2000) pt I, p. 53.

янный коэффициент b и прибавим к расчетному спектру [11] E.O. Goebel, O. Hildebrand, K. Lohnert. IEEE J. Quant.

FD( ). Результат сложения FD( )+b{Ws( )-Wst} Electron., QE-13, 848 (1977).

представлен линией 5, которая удовлетворительно совпа- [12] I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, T.A. Nalet. Sol. St. Commun., 98, 903 (1996).

дает с экспериментальными точками области усиления.

[13] Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 35, Следовательно, часть спектра суперлюминесценции, рас65 (2001).

положенная выше уровня Wst, подобная по форме дыре [14] D. Olego, M. Cardona. Phys. Rev. B, 22, 886 (1980).

в области усиления:

[15] S. Tarucha, H. Kobayashi, Y. Horikoshi, H. Okamoto. Jpn. J.

Appl. Phys., 23, 874 (1984).

Ws ( ) - Wst -H( ). (9) [16] J.S. Blakemore. J. Appl. Phys., 53, R123 (1982).

Редактор Л.В. Беляков 4. Часть спектра суперлюминесценции, расположенная выше уровня Wst, была нормирована на подгоночный постоянный коэффициент b1. Затем она бы- ”LO phonon” correlation between ла сдвинута на в коротковолновую область и от- the picosecond superluminescense ложена от спектра FD( ). Результат сложения spectrum and the peculiarities of the light FD( )+b1{Ws( - ) - Wst} представлен линией 6, absorption spectrum in GaAs которая удовлетворительно совпадала с измеренным at non-fermian distribution of charge выступом в спектре поглощения. Выступ определялся carriers generated by picosecond light выражением P( ) = ( ) - FD(h). Таким обраpulse зом, часть спектра суперлюминесценции, расположенная выше уровня Wst, подобна по форме выступу в спектре N.N. Ageeva, I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, поглощения:

S.E. Kumekov, S.V. Stegantsov Institute of Radioengeneering and Electronics, P( ) Ws( - ) - Wst. (10) Russian Academy of Sciences, 101999 Moscow, Russia 5. На основании изложенного в п. 3,4 очевидно, что Technological University, дыра в области усиления и выступ в спектре поглощения 480012 Almaty, Republic Kazakstan тоже подобны по форме: P( - ) -H( ).

Настоящая работа выполнена при финансовой под

Abstract

The dense electron-hole plasma (EHP) hasbeen geдержке РФФИ (проект 01-02-16694) и Министерства nerated in GaAs by picosecond light pulse. Throughout EHP промышленности и науки РФ.

generation the picosecond superluminscence and local deviations of light absorption spectrum from the spectrum calculated for Fermi Авторы глубоко признательны В.И. Перелю, Ю.Д. КаEHP distribution were observed. The deviation in the spectral лафати, Г.Н. Шкердину за подробное обсуждение резульregion of the light enhancement, the measured gain being less татов работы и полезные советы.

than the calculated one, was named the ”hole”. The deviation in the light absorption region (the measured absorption was stronger than the calculated one) was named the ”projection”.

Список литературы The following correlation was observed: The hole was similar both to the shape of the superluminescence spectrum portion [1] I.L. Bronevoi, A.N. Krivonosov, V.I. Perel. Sol. St. Commun., (located in the same spectral region where the hole occurred) 94, 805 (1995).

and to that of the projection in the absorption spectrum. Both [2] D. Hulin, M. Joffre, A. Migus, J.L. Oudar, J. Dubard, the projection spectral width, that was approximately equal to the F. Alexandre. J. de Phys., 48, 267 (1987).

hole width, and the projection spectral position with respect to the [3] Н.Н. Агеева, И.Л. Броневой, Е.Г. Дядюшкин, Б.С. Явич.

superluminescence spectrum were determined by the LO phonon Письма ЖЭТФ, 48, 252 (1988).

energy. The correlation described was conditioned by depletion [4] N.N. Ageeva, I.L. Bronevoi, E.G. Dyadyushkin, V.A. Mironov, of population level on the conduction band bottom throughout S.E. Kumekov, V.I. Perel’. Sol. St. Commun., 72, 625 (1989).

superluminescence as well as by driving electrons to those levels [5] И.Л. Броневой, А.Н. Кривоносов. ФТП, 32, 537 (1998).

due to the LO phonon emission.

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

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

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, 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.