Полупроводниковые источники оптического излучения
•Для излучения фотонов и их последующего вывода из полупроводникового материала необходимо, чтобы энергия излучаемых фотонов была слишком мала для их последующего поглощения в материале
Межзонная рекомбинация
•излучательная, поскольку энергия, выделяемая при рекомбинации каждой пары излучается в виде фотона с энергией
E h Ec Ev Eg
• скорость излучательной рекомбинации пропорциональна произведению концентраций электронов и дырок
R n p
Инверсная населенность
n p ni2
•Это соответствует вырожденному состоянию в полупроводнике. При этом лазерном условии достигается
инверсная населенность, при которой ни одно состояние, участвующее в процессе излучения не может участвовать в поглощении.
Накачка
•то есть создание неравновесного возбужденного состояния с инверсной населенностью уровней можно осуществить инжекцией носителей.
Энергетические диаграммы и распределение носителей заряда по энергиям
Спонтанные и вынужденные
переходы
•Различают также спонтанные (самопроизвольные) и
вынужденные переходы. Вынужденные переходы с излучением с уровня E2 на уровень E1 происходят под действием
фотонов с энергией h E2 E1
Спонтанная рекомбинация
•Спонтанная рекомбинация генерирует фотоны, распространяющиеся в произвольном направлении и имеющие произвольные фазы
Вынужденная
рекомбинация
•При вынужденной рекомбинации генерируются фотоны, имеющие ту же частоту, направление распространения и фазу, что и фотон, индуцирующий рекомбинацию
Спонтанные и вынужденные
переходы
•В состоянии равновесия имеет место преимущественно спонтанная рекомбинация, когда же система выходит из равновесия, увеличивается плотность электронов в верхнем состоянии, растет скорость вынужденной рекомбинации