WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

На рис. 4 приведены зависимости от электрического поля E относительной концентрации электронов n/nв двух -подзонах и нижней L1-подзоне при температуре жидкого азота. Из рисунка видно, что в полях свыше 4 кВ/см реализуется инверсная заселенность первой и второй подзон размерного квантования. Зависимость средней дрейфовой скорости электронов V в нашей структуре от величины электрического поля также Рис. 3. Зависимости функций распределения электронов представлена на рис. 4. Из рисунка видно, что дрейв двух нижних -подзонах и первой L-подзоне от полной фовая скорость электронов начинает падать с ростом энергии электрона для двух значений электрического поля при электрического поля, начиная с полей 3 кВ/см, что T = 77 K, вычисленные с помощью моделирования электронного транспорта методом Монте-Карло. объясняется накоплением электронов в L-долине.

7 Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 228 В.Я. Алешкин, А.А. Андронов, А.А. Дубинов Оценим теперь возможный коэффициент усиления к каскадным лазерам выходит за рамки настоящей рав такой структуре. Приближенное выражение для ко- боты. Хотелось бы, однако, отметить, что лазер на осноэффициента усиления на частоте, соответствующей ве междолинного переноса может представлять собой разности энергий E2 - E1, можно записать в следующем структуру, содержащую последовательность двойных виде: ям, разделенных барьерами из AlGaAs, выращенную на 4|z |2(n2 - n1) 12 полуизолирующей подложке. В такой структуре подав12 =, (8) 0Lz лено положение на свободных носителях (всегда существенное в каскадных лазерах) для ТМ моды. Поэтому, где = e2/ c — постоянная тонкой структуры, возможно, что в таком лазере можно будет использовать |z | — матричный элемент оператора z, — вресравнительно малый коэффициент усиления лазерной мя, характеризующее спектральную ширину перехода моды, обеспечиваемый малым числом рассмотренных между второй и первой подзонами (время релаксадвойных ям, тем самым существенно уменьшив пороции фазы), Lz — характерный размер локализации говые токи таких лазеров.

волны в направлении z. Если система периодична Работа частично финансировалась РФФИ (№ 00-02в z направлении, т. е. содержит много пар туннельно16159, № 02-02-16763), программами „Ведущие научные связанных ям, где волна локализована, то в качестве школы“ (№ 00-15-96618), Министерства промышленLz можно принять период. Если 10, 0 13, ности и науки РФ, программой РАН „Низкоразмерные n2 - n1 1.5 · 1011 см-2, Lz 2 · 10-6 cм (имеется в виквантовые структуры“ и INTAS (№ 99-0996).

ду периодическая структура) и z 7.2 · 10-8 см (что соответствует нашей структуре), тогда из соотношения (8) получаем 12 100 см-1 (для длины волны Список литературы 12 12.6мкм). Отметим, что величина решеточного поглощения в GaAs для излучения с длиной волны [1] J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco, A.L. Hutchinson, A.Y. Cho.

12.6 мкм составляет менее 0.2 см-1 [12] при T = 77 K.

Science, 264, 553 (1994); F. Capasso, C. Gmachi, D.L. Sivco, Аналогичные расчеты при 300 K дают значение поро- A.Y. Cho. Physics World, June 27 (1999).

[2] Р.Ф. Казаринов, Р.А. Сурис. ФТП, 5, 797 (1971).

гового поля возникновения инверсной заселенности -, [3] O. Gauthier-Lafaye, F.H. Julien, S. Cabaret, J.-M. Lourtioz.

-подзон E = 5.5 кВ/см и величину инверсии заселенAppl. Phys. Lett., 74, 1537 (1999).

ности (n 1 - n 2)/n0 10% при E = 6 кВ/см (n0 —полная [4] В.Я. Алешкин, А.А. Андронов. Письма ЖЭТФ, 68, концентрация электронов).

(1998).

Отметим также, что, как показывают результаты мо[5] В.Я. Алешкин, А.А. Дубинов. ФТП, 36, 724 (2002).

делирования, для сильных полей время жизни элек[6] В.Я. Алешкин, А.А. Андронов, Е.В. Демидов. Изв. РАН.

тронов в -подзоне определеяется главным образом Сер. физ., 63, 231 (2000).

переходами из-за разогрева на лежащие выше состоя[7] G.W. Charach et al. Appl. Phys., 86, 452 (1999).

ния — в подзоны L-долин и в непрерывный спектр.

[8] C.B. Geller, W. Wolf, S. Picozzi, A. Continenza, R. Asahi, Скорость перехода на эти состояния (для поля 5 кВ/см) W. Mannstadt, A.J. Freeman, E. Wimmer. Appl. Phys. Lett., в 4 раза выше, чем скорость перехода в -подзону. Это 79, 368 (2001).

[9] S. Adachi. Appl. Phys., 58, R1 (1985).

позволяет надеяться на то, что селективным образом [10] В.Ф. Гантмахер, И.Б. Левинсон. Рассеяние носителей подавляя подвижность в -подзоне (например, за счет тока в металлах и полупроводниках (М., Наука, 1984).

введения шероховатости гетерограницы в квантовой [11] R. Michevicius, A. Reklaitis. Semicond. Sci. Technol., 5, яме, где в основном сосредоточена волновая функция (1990).

этого состояния [5]), можно существенно уменьшить [12] A. Dargys, J. Kundrotas. Handbook on physical properties в этой подзоне разогрев и скорость перехода электронов of Ge, Si, GaAs and InP (Vilnius, Science and Encyclopedia в вышележащие состояния, тем самым увеличив накопPublishers, 1994) p. 163.

ление электронов в -подзоне и величину инверсии Редактор Т.В. Полянская заселенности. С другой стороны, в этом случае можно уменьшить толщину барьера между квантовыми ямами, что (при той же инверсии заселенности) увеличит матричный элемент оптического перехода -, в резуль2 тате чего усилится лазерный эффект.

5. Заключение Полученные результаты позволяют считать рассматриваемую структуру чрезвычайно перспективной для создания лазеров на междолинном переносе. Обсуждение конструкции такого лазера, методов подавления доменов сильного поля, конкурентоспособности по отношению Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Инверсия заселенности -подзон в квантовых ямах в условиях междолинного -L-переноса Population inversion of -subbands in quantum wells under intervalley -L transfer V.Ya. Aleshkin, A.A. Andronov, A.A. Dubinov Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences, 603950 Nizhny Novgorod, Russia

Abstract

The Monter-Carlo modeling of the electron transport in a double quantum well of an AlxGa1-x As/GaAs/InyGa1-y As heterostructure in a high planar electric field has been carried out. We have demonstrated that under intervalley -L electron transfer the population inversion between the first and the second -subband takes place. The population inversion of these subbands begins from the field of 4 kV/cm at 77 K and 5.5 kV/cm at 300 K.

Estimation of the amplification coefficient in multi-quantum well system containing such type of quantum wells provides the value order of 100 cm-1 for radiation with 12.6 µm wavelength.

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.