Диссертация (1091479)
Текст из файла
Московский государственный университет информационных технологий,радиотехники и электроникиНа правах рукописиЖданова Елена ВладимировнаИЗЛУЧАТЕЛИ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХНАНОГЕТЕРОСТРУКТУР С НАКАЧКОЙ ЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ.Специальность: 05.27.01 - «Твердотельная электроника, радиоэлектронныекомпоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах»ДИССЕРТАЦИЯна соискание учѐной степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорМ.М. ЗверевМосква – 20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ...................................................................................................................... 4ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................. 14ГЛАВА 2.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ................................................................... 252.1 Модель расчѐта пространственного распределения неравновесныхносителей в многослойных структурах .................................................................. 252.2 Расчѐт распределения электромагнитного поля в волноводе и пороговыххарактеристик лазера ................................................................................................
29ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХМАТЕРИАЛАХ ............................................................................................................. 343.1 Распределение потерь энергии электронами накачки в полупроводниковыхматериалах ................................................................................................................. 34ГЛАВА 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИНТЕНСИВНОСТИКАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ОТ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУР И ЭНЕРГИИЭЛЕКТРОНОВ НАКАЧКИ .......................................................................................... 414.1 Описание методики эксперимента .................................................................... 414.2 Моделирование катодолюминесценции, сравнение результатов расчѐтов сэкспериментом ...........................................................................................................
43ГЛАВА 5. РАСЧЁТ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯКОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА ВПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРАХ ПРИ НАКАЧКЕЭЛЕКТРОННЫМ ПУЧКОМ........................................................................................ 515.1 Описание исследуемых полупроводниковых структур .................................. 515.2 Характеристики полупроводниковых ZnSe- содержащих структур ............. 535.3 Результаты расчѐтов пространственного распределения концентрациинеравновесных носителей заряда в ZnSe- содержащих структурах ....................
573ГЛАВА 6. ЗАВИСИМОСТЬ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКМНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУР РАЗНЫХ ТИПОВ ОТ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОНОВНАКАЧКИ И КАЧЕСТВА ГРАНИЦ СЛОЁВ............................................................ 606.1 Эффективность сбора носителей в активной области ....................................
616.2 Зависимость пороговой плотности тока и пороговой мощности накачки длялазеров на основе ZnSe- содержащих структур различных типов от энергииэлектронного пучка ................................................................................................... 686.3 Сравнение результатов расчѐтов и эксперимента ...........................................
78ГЛАВА 7. ЗАВИСИМОСТЬ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУРРАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ОТ ИХ ПАРАМЕТРОВ ........................................................ 867.1 Зависимость излучательных характеристик структур от положенияквантовой ямы в пределах волновода ..................................................................... 867.2 Зависимость излучательных характеристик структур от размеровволновода ................................................................................................................... 907.3 Зависимость излучательных характеристик структур от ширины внешнегоограничивающего волновод слоя ............................................................................
967.4 Зависимость излучательных характеристик структур от ширинывнутреннего ограничивающего волновод слоя ...................................................... 997.5 Расчѐты характеристик полупроводниковых структур с множественнымиквантовыми ямами .................................................................................................. 101ГЛАВА 8. РАСЧЁТЫ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХСТРУКТУР ДЛЯ УФ- И ИК-ДИАПАЗОНОВ ......................................................... 1148.1 Расчѐты характеристик полупроводниковых структур для УФ-диапазона 1148.2 Расчѐты характеристик полупроводниковых структур для ИК-диапазона 125ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 129СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................
1314ВВЕДЕНИЕДиссертация посвящена изучению характеристик квантоворазмерныхгетероструктур с накачкой электронным пучком и направлена на решениеактуальной научной задачи – оптимизации конструкции таких структур с цельюповышения эффективности их работы и снижения пороговой плотности тока ирабочей энергии электронного пучка лазеров на основе таких структур.Актуальность темы и степень её разработанности.Полупроводниковые излучатели с электронной накачкой [1, 2] обладаютрядом характеристик, отличающих их от других источников излучения. Вопервых, использование электронного пучка для накачки полупроводниковыхизлучателей позволяет управлять параметрами излучения путѐм управленияэлектронным лучом.
Это делает возможным изготовление источников, в которыхвозможна широкополосная амплитудная модуляция излучения, могут быть такжереализованы необычные для излучателей других типов режимы работы например, режим одномерного или двумерного сканирования диаграммойнаправленности излучения, работа на нескольких длинах волн и т.д. Условияинверсной населѐнности в активной среде можно создать в полупроводнике слюбой шириной запрещѐнной зоны. Это позволяет получить лазерное излучениелюбой заранее заданной длины волны практически во всѐм спектральномдиапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового.При использованииэлектронно-лучевой накачки не требуется наличие p-n перехода и омическихконтактов, что значительно снижает технологические трудности изготовленияактивных элементов - появляются возможности создания излучателей в техспектральных областях, для которых создание материала р-типа проводимостизатруднено.
Использование электронного пучка особенно перспективно приразработке излучателей на основе структур GaN/AlGaN в дальней УФ-областиспектра, в которой создание материалов р-типа проводимости является весьмапроблематичным.5Кроме того, так как возбуждение электронным пучком является объемным,существенноизменяютсятребованияктранспортировкенеравновесныхносителей в активную зону. В связи с этим использование электронного пучкапозволяет накачать значительно больший, по сравнению с инжекционнымиисточниками(светодиодамиилазерами),объемактивнойсредыи,соответственно, получить больший уровень выходной мощности.Продемонстрированывозможностипримененийполупроводниковыхизлучателей на монокристаллах с накачкой электронным пучком для скоростнойинтерферометрии и фотографии, в системах посадки самолетов и проводки судов,для проекционного отображения информации с высоким разрешением набольшом экране, в медицине и т.д.
[3]. Тем не менее, системы с использованиемполупроводниковых излучателей с накачкой электронным пучком широкогораспространения не получили. Главными причинами этого являются высокиезначения пороговой плотности мощности и плотности тока электронного пучка,высокие напряжения (десятки и сотни киловольт) и криогенное охлаждение,нередко используемое при работе приборов. К примеру, в импульсных лазерах наоснове монокристаллов максимальные уровни мощности получены при энергияхэлектронного пучка 250-350 кэВ [1, 4].
В проекционных системах отображенияинформацииобычноиспользуютсяпучкисэнергией30-70 кэВ[5].Использование высоких напряжений неизбежно приводит к увеличению размеровустройства и усложнению его конструкции.Уменьшить рабочую энергию электронного пучка и пороговую плотностьтока, а также повысить рабочую температуру активного элемента лазера докомнатнойможно,используяполупроводниковыеструктурыширокоиспользуютсяприструктуры.изготовлениилазерныхПодобныедиодов.Использование многослойных гетероструктур в инжекционных лазерах позволилорешить задачу эффективной локализации неравновесных носителей заряда иэлектромагнитного поля в активном слое [6-8]. Однако, непосредственноеприменение в излучателях с поперечной накачкой электронным пучком6результатов, полученных при разработке инжекционных источников излучения наоснове гетероструктур, невозможно из-за различного по своей физическойприроде механизма возбуждения, различного строения активных элементов(гетероструктур) и конструкций резонатора.В литературе отмечается перспективность использования электронногопучка для накачки лазеров на основе квантоворазмерных структур.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
