Заключение.
Оптоэлектроника родилась на стыке наук и, поэтому, предусматривает знание ряда разделов физики: волновой и квантовой оптики, квантовой электроники, физики диэлектриков и полупроводников, фотометрии. Это относительно молодая наука, её бурное развитие стало возможным после того, как человечество научилось получать полупроводниковые материалы с заданными параметрами. Современная оптоэлектроника стремится к миниатюризации отдельных элементов и в целом оптоэлектронных приборов. В настоящее время уровень развития технологии позволяет получать структуры с толщиной полупроводниковых и диэлектрических слоёв порядка рабочей длины волны. Основными методами получения структур являются газофазная эпитаксия (ГФЭ), жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ), молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ), ионное легирование, получение слоев из металло-органических соединений. Термин «эпитаксия» происходит от греческих слов epi, что значит «на» и taxio– «упорядоченность». Он был введен Руайе еще в 1928 году, но широкое распространение получил в семидесятые – восьмидесятые годы 20-го столетия в связи с развитием технологии. На рис. 43 представлена упрощённая схема системы молекулярно-лучевой эпитаксии для выращивания структур на основе Ga(Al)As. Используются три управляемых источника, обеспечивающие молекулярные потоки Ga, Al и As различной интенсивности. Автоматическое управление молекулярными потоками позволяет с почти атомной точностью формировать самые разнообразные структуры микро- и наноэлектроники – от единичных гетеропереходов до квантовых ям, туннельных барьеров и сверхрешёток.
Рис. 43. Схематическое изображение сверхвысоковакуумной
МЭЛ-камеры для выращивания AlGaAs.
Благодаря успехам молекулярно-лучевой эпитаксии стало возможным создание многослойных структур с квантовыми ямами. В двумерном электронном газе легче создать инверсную заселенность, поэтому лазеры на квантовых структурах очень экономичны, питаются меньшим током и дают больше света на единицу потребляемой энергии – до 60% электрической энергии преобразуется в свет. Ещё более заманчивым является создание лазеров на квантовых точках. Было обнаружено, что одиночная квантовая точка InAs в матрице GaAs даёт узкую (0.15 мэВ) линию люминесценции, при этом ширина линии не изменяется с температурой.
В данном курсе описаны в основном физические основы работы элементной базы оптоэлектроники оптического диапазона длин волн. Источники и приёмники излучения составляют основу оптоэлектронных приборов. Уделяется внимание также оптическим линиям связи и методам отображения изображения.
В наши дни прогресс в различных областях науки и техники немыслим без приборов оптоэлектроники, использующих принцип преобразования оптического излучения в электрический сигнал. Эти приборы широко применяются для точных измерений, для сбора, передачи и хранения информации, для видения в темноте, измерения температуры тел на расстоянии, в навигации, для обнаружения различных объектов, при исследовании окружающей среды, в медицине и т.д.
Примерами оптико-электронных приборов могут служить приборы ночного видения, широко применяемые как в быту, так и в военном деле; ИК-радиометры; оптические локаторы; приборы связи и передачи информации. Большую группу оптико-электронных приборов составляют устройства для получения тепловых карт местности, для исследования теплового рельефа работающих электронных схем, для медицинской диагностики.
Оптоэлектроника – развивающаяся наука. Прогресс в создании оптико-электронных приборов теснейшим образом связан с успехами в разработке новых материалов, с успехами технологии.