Скачиваний:
55
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
217.72 Кб
Скачать

Внутренняя диф. эффективность

ηi =ηsdηidηrd

ηsd - диф. эффективность инжекции в полосок (близок к 1, если влияние

растекания мало, например в зарощенных структурах типа глубокая меза или в лазерах с широким полоском

ηid - диф. эффективность инжекции в активную область (может быть существенно ниже 1)

ηrd - диф. эффективность излучательной рекомбинации в активной области

(близка к 100%, т.к. по достижении порога генерации темпы как спонтанной так и безызлучательной рекомбинации остаются неизменными, т.к. определяются плотностью носителей.)

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 11

Можно показать, что внутренняя дифференциальная эффективность КТ

лазера:

ηi 1 + 2τ1 τ

0 ES

τ0 -время релаксации носителя на незаполненное основное состояние КТ,

τES – время рекомбинации носителей заряда на возбужденном состоянии, с которого происходит релаксация на основное состояние

Для достижения высокой внутренней диф. эффективности необходима быстрая релаксация носителей на основное состояние КТ (С учетом того,

что τES ~ 1нс, должно выполняться τ0< 10 пс)

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 12

Помещение массива КТ во внешнюю квантовую яму является фактором, способствующим более эффективному сбору носителей заряда в область рекомбинации, и таким образом возрастанию ηi. Для таких КТ измерено значение время релаксации носителя ~ 2.5 пс.

Малый фактор заполнения массивом КТ плоскости гетероперехода приводит к тому, что в отсутствие внешней квантовой ямы инжектированные электроны и дырки захватываются на состояния КТ не столь эффективно, вызывая дополнительную нежелательную рекомбинацию вне квантовых точек. Эта ситуация обусловлена тем, что незаполненная (т.е. незаряженная) КТ не обладает дальнодействующим кулоновским потенциалом, который способствовал бы захвату носителей. Таким образом, носитель заряда должен физически попасть в область пространства, занятую КТ, чтобы быть захваченным на состояние.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 13

Таким образом, оптимизированы все факторы, влияющие на внешнюю диф. эффеткиновность:

1.Низкие внутренние потери, за счет увеличения энергии локализации в сочетании с использованием массивов КТ, характеризующихся высоким насыщенным усилением.

2.Высокая внешняя дифференциальная эффективность, за счет эффективного сбора носителей на основное состояние КТ (помещение во внешнюю яму)

3.Возможность использования режима высоких потерь на вывод излучения, за счет повышения насыщенного усиления в многослойных КТ-лазерах

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 14

 

2.0

 

 

 

 

50

, %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эксперимент (NQD=10)

 

D

 

1.8

 

η

 

 

подгонка:

 

 

эффективность

 

 

 

ηi=93%, αi=1.2 см-1

60

 

1.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

1/ η

1.4

 

88%

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

.

 

1.2

 

 

 

 

80

диф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.0

500

1000

1500

2000

100

 

0

2500

Внешняя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина резонатора L, мкм

 

 

Зависимость внешней диф. эффективности от длины резонатора для КТлазера на основе 10 рядов QD-in-QW

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 15

Single-facet slope efficiency, mW/mA

0.5

this work

previous results

 

0.4

 

0.3

0.2

0.1

0.0

100

1000

10

Threshold current density Jth, A/cm2

Соотношение между пороговой плотностью тока и внешней диф. эффективностью для КТ лазеров диапазона 1.3 мкм.

А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 26, стр. 16