Лекции по гетеропереходам / курс лекций физика и технология полупроводниковых наноструктур / 15_Температурная зависимость
.pdfВ случае, если преобладают неизлучательные механизмы рекомбинации
T0 ≈Tleak,non−rad
т.е. лазер характеризуется сильной зависимостью порогового тока от температуры.
В случае, если вклад безызлучательных каналов пренебрежим:
T0 ≈T0rad,tr
т.е. лазер характеризуется относительно слабой температурной зависимостью, тем более слабой, чем ниже размерность активной области.
Если по мере увеличения температуры будет происходить изменение относительного вклада различных процессов, определяющих величину пороговой плотности тока, значение характеристической температуры также будет изменяться.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 11
200 |
|
|
T0(T ,5) |
|
|
100 |
|
|
J(T ,5) |
|
|
0100 |
200 |
300 |
|
|
T |
Расчет температурной зависимости пороговой плотности тока и характеристической температуры для КЯ лазера с учетом эффекта заселения матрицы. ∆=125 мэВ.
Начальный участок линейной температурной зависимости и роста T0 сменяется exp-зависимостью и спадом T0
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 12
|
1000 |
InGaAs |
|
Jth - эксперимент |
|
|
|
|
|
||
|
800 |
|
|
Jrad ~ T |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
600 |
Ток излучательой рекомбианции |
|
||
, A/cm |
|
(71% от Jth при 300K) |
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
th |
|
|
|
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
T, K
Пороговая плотность тока лазера на основе InGaAs-КЯ, измеренная в широком диапазоне температур.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 13
При низких температурах безызлучательные процессы и утечки подавлены, так что температурная зависимость пороговой плотности тока определяется внутренними характеристиками активной области. Экстраполируя затем низкотемпературный участок в область высоких температур можно определить удельное значение неизлучательных процессов при комнатной температуре.
Пример, приведенный на рисунке для лазера на InGaAs квантовой яме, показывает, что вклад излучательной рекомбинации преобладает вплоть до ~200K. Относительная доля излучательного тока около 70% при 300К. Вклад неизлучательных процессов приводит к снижению T0 при комнатной температуре до ~120K.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 14
|
400 |
|
|
T0(300,δ) |
200 |
|
|
J(300,δ) |
|
|
|
|
0 |
5 |
10 |
|
|
||
|
|
|
δ |
Расчет зависимости пороговой плотности тока и характеристической температуры от энергии локализации, δ=∆/kT, для КЯ лазера с учетом эффекта заселения матрицы. T=300K.
Уменьшение энергии локализации увеличивает относительный вклад заселения матрицы, что приводит к возрастанию пороговой плотности тока и снижению характеристической температуры.
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 15
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
InGaAs QW |
|
|
150 |
|
|
|
|
0 |
100 |
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
|
0 |
||||
|
|
|
T,K |
|
|
Зависимость характеристической температуры от температуры |
|||||
наблюдения для лазера на основе квантовой ямы InGaAs. |
|||||
А.Е.Жуков, Физика и технология полупроводниковых наноструктур, гл. 15, стр. 16