11.5. Лазерлер жасалуында квантты- өлшемдік эффектерді қолдану

Бұл жерде квантты өлшемді эффект ретінде ультракіші көлемдегі тасушылардың қозғалысының спецификалық ерекшеліктері қарастырылады. Оларда бөлек аймақтардың өлшемі электрон немесе кемтіктің толқын ұзындығына сәйкес келеді. Және бір уақытта бұл көлемдер аймақтық теория элементтерін қолдануға мүмкіндік беру қажет. Кең аймақтық шалаөткізгіштердің арасына қыстырылған шалаөткізгіштің қабаты тасушылар үшін потенциаллды шұңқырды көрсетеді. Егер шалаөткізгіштер арасында бірінші типті гетеропереход пайда болса, онда потенциалдық шұңқыр екі таңбалы тасушылар үшін де құрыла береді.

Осылай квантты шұңқырдағы негізгі күйлер арасындағы өткелдің энергиясы зонааралық өткелдің энергиясынан асып түседі. Бұл квазилік сәулеленудің толқын ұзындығының квантты шұңқырдың өлшемін өзгерту арқылы өзгертуге мүмкіндік береді, себебі тікбұрышты шұңқырдағы шексіз

тосқауылы бар локализация энергиясы болып табылады. Бұл формула терең потенциалдық шұңқырға мүмкіндік береді.

Шұңқырдың минималды қалыңдығын теңсіздігі көмегімебағалауға болады,мұндағы -шұңқыр тереңдігі. және осыған жақын материалдарда құрайды,ал -2нм шамасында.Спектрдің дискретизациясы энергия бойынша тығыздықтың таралу модификациясына алып келеді.Күйлердің тығыздығын басқару мүмкіндігі лазерлік сипаттамаларды жақсарту үшін елеулі ресурс болып табылады.Мақсат келесідей көрініс табады.Лазердің жұмысы үшін инверттелген жұмыс істеп тұрған деңгейлер,яғни табалдырықты күшейтуді және мәжбүрлік өткелдердің керекті жылдамдығын қамтамасыз ететін деңгейлер жеткілікті.

Жұмыстық деңгейлер энергиясынан жоғарғы деңгейлер квазитеңестірілген толтыру функциясыныңтемпературалық шайылуымен байланысты.Бұл деігейлердегі тасушылар саны толтыру функциясының энергия интервалына және күй тығыздығының интегралына сәйкес келеді.Толтыру функциясы Ферми квазидеңгейімен және температурамен анықталады.

Квантты эффектерді наноструктураларда шалаөткізгішті лазердің табалдырығын төмендету үшін қолданылу күй тығыздығының профилін оптимизациялауға негізделген.Кейде оны “зоналық инженерия” деп те атайды.Көлемді шалаөткізгіште қатты құлдырау теңсіздігіне әкеледі,мұндағы F- электрондар үшін Фермидің квазидеңгейі. Әртүрлі күй тығыздықтарының профильдері үшін Ферми квазидеңгейіндегі жалпы кретерий былай суреттеледі:

11.13 қатынасынан квантты өлшемдік структуралардағы табалдырықты токтың анализі алынған. 11.13 теңсіздігі егер оның сол жағы кері болса орындалады. Температуралық тәуелділікке үлес күй тығыздығының спектрі аймағының болуымен түсіндіріледі, ол кезде 11.13 теңсіздігі орындалмайды.

Жоғарыда айтылғандардан қорытынды ретінде ең үнемді лазерлер квантты нүктелері бар структуралар негізінде жасалады.

Нанофотонды құрыл- жабдықтар және жүйелер

12.1. Жалпы түсінік

Номенклатураның үздіксіз шешімі , телекоммуникациялық және ақпараттық жүйелердің функциялары негізін наноэлектроника құрылғылары құрайтын дамушы элементі базаны қажет етеді.

Оптоэлектронды жуйелер үшін осы кітапта қарастырылатын лазерлер, сәулелену көздерімен ақпаратты көрсету жүйелері жасалған. Гетероструктура негізіндегі наноэлектронды лазерлер ғажайып техникалық үнемді көрсеткіштермен ерекшеленеді. Нанотехнологияны қолданғаннан кейін жоғарғы эффективті жарық көздері және дисплейлер жасап шығарылды.