Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

«Южно-Российский государственный технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)»

Лунин Л.С., Малышев С.А., Чиж А.Л.

Лабораторный практикум по курсу «Молекулярно-лучевая эпитаксия в технологии наноструктур» для студентов специальности 210601.65 Нанотехнология в электронике

Новочеркасск 2011

Содержание

Введение...............................................................................................................	3
Лабораторная работа № 1 “Получение методом молекулярно-лучевой эпитаксии полупроводникового лазера и измерение ватт-амперных характеристик при различных температурах”.................................................	4
Лабораторная работа № 2 “Получение методом молекулярно-лучевой эпитаксии p-i-n фотодиода и измерение фотоэлектрических характеристик”....................................................................................................	12
Лабораторная работа № 3 “Измерение частотной характеристики p-i-n фотодиода”...........................................................................................................	22
Лабораторная работа № 4 “Получение методом молекулярно-лучевой эпитаксии лавинного фотодиода и измерение фотоэлектрических характеристик ”...................................................................................................	29
Лабораторная работа № 5 “Получение методом молекулярно-лучевой эпитаксии светодиодов и измерение яркостно-токовой характеристики”....	36
Оценка погрешностей результатов измерений................................................	45
Литература...........................................................................................................	53

Введение

Оптоэлектроника – это научное направление, изучающее физические принципы управления оптическими и электронными процессами в различных материальных средах с целью передачи, приема, обработки, хранения и отображения информации. Оптоэлектроника изучает взаимное преобразование электрических и оптических сигналов в веществе, на основе чего создаются элементы и устройства обработки информации – приборы, в которых основные физические процессы протекают с участием фотонов: инжекционные лазеры, фотодиоды, светодиоды, оптроны. В настоящее время оптоэлектронные приборы применяются в волоконно-оптических системах связи, в системах дистанционного управления теле- и радиоаппаратурой, в системах автоматизации и измерительной технике для коммутации электрических сигналов и развязки электронных узлов, в осветительной технике, в измерительной технике и бытовой электронике для индикации и отображения информации. В данном лабораторном практикуме рассматриваются следующие оптоэлектронные приборы:

• инжекционный полупроводниковый квантоворазмерный InGaAsP/InP лазер с распределенной обратной связью, работающий на длине волны 1550 нм, для различных волоконно-оптических систем;

• InGaAs/InP p-i-n фотодиод, работающий в спектральном диапазоне 8001700 нм, для различных волоконно-оптических систем;

• InGaAs/InP лавинный фотодиод, работающий в спектральном диапазоне 8001700 нм, для волоконно-оптических линий связи;

• квантоворазмерный GaAlAs сверхяркий светодиод, работающий на длине волны 660 нм (красный цвет), для индикации и отображения информации в измерительной технике и бытовой электронике.

Данный лабораторный практикум направлен на развитие у студентов знаний о принципах функционирования, конструкциях и характеристиках современных полупроводниковых оптоэлектронных приборов и навыков работы с ними. Практикум представляет собой цикл лабораторных работ по измерению ватт-амперных характеристик инжекционного лазера при различных температурах, фотоэлектрических и частотных характеристик p-i-n фотодиода, фотоэлектрических характеристик лавинного фотодиода, а также токовой характеристики силы излучения светодиода.

При составлении лабораторного практикума авторы полагали, что студенты знакомы с физикой работы полупроводниковых оптоэлектронных приборов, поэтому при изложении теоретической части приводились лишь основные физические явления и принципы, лежащие в основе работы того или иного оптоэлектронного прибора. Желающие более подробно изучить конструктивные особенности полупроводниковых оптоэлектронных приборов могут обратиться к научной литературе, список которой приведен в конце лабораторного практикума. Также в конце лабораторного практикума приведены краткие сведения из теории измерений, необходимые для оценки погрешности результатов измерений.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ПОЛУЧЕНИЕ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА

И ИЗМЕРЕНИЕ ВАТТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ