Потери на свободных носителях

Работа прибора основана на взаимодействии краевого СВЧ электрического поля резонатора со свободными носителями тока полупроводниковой пластины. Удельное сопротивление пластины определяется по величине потерь, вносимых исследуемым полупроводником в резонатор, а время жизни неравновесных носителей — по времени затухания фотопроводимости полупроводника после освещения его оптическими импульсами. [c.251]

Можно ожидать, что температурная зависимость /пор дли ДГС-лазера, в котором полностью обеспечено ограничение для носителей, практически полностью определяется температурной зависимостью коэффициента усиления. Изменение с температурой таких величин, как скачок показателя преломления, коэффициента отражения зеркал, потерь на свободных носителях, потерь на рассеяние и потерь связи, по-видимому, имеет гораздо меньшее значение. Экспериментальная зависимость /пор(Т ) была получена в ранних работах Хаяси и др. [59] и Паниша и др. [61] на лазерах с ДГС GaAs — AUGai . As (х = = 0,2—0,4), активная область которых была легирована Si (компенсирована), а ее толщина лежала в пределах 0,5 d < 2 мкм. Эти данные являются единственными, в которых для ДГС-лазеров зависимость Jnop(T) была измерена в широком интервале температур от комнатной и ниже. На рис. 7.4.11 показана температурная зависимость /пор(Т ) для d = 0,5 1,0 2,0 мкм. Изменение /пор с температурой может быть представлено выражением 7.3.1, в котором 7 о лежит в интервале от 120 К до 165 К. Для сравнения на том же рисунке показана расчетная зависимость /ном(Л- Эта зависимость была получена с использованием модели ГЛГ-МЭС для коэффициента усиления (см. 7 и 8 гл. 3). Она соответствует кривой для Мд = [c.216]

В 2 настоящей главы коэффициент поглощения определен как разность между скоростями переходов вверх и вниз, деленная на ноток фотонов. Поэтому положительные значения а(Е) означают, что в целом происходит поглощение излучения, в то время как отрицательные значения а(Е) говорят о том, что скорость вынужденного излучения превосходит скорость поглощения. Отрицательный коэффициент поглощения а(Е) называется коэффициентом усиления (Е). Условие, необходимое для того, чтобы скорость вынужденного излучения превышала скорость поглощения, выражается соотноп1ением (3.2.31). Оно требует, чтобы энергетический зазор между квазиуровнями Ферми был больше энергии излучаемых фотонов. Для достижения лазерной генерации нужно, чтобы усиление превосходило потери в приборе, такие, как поглощение на свободных носителях, рассеяние, излучение через зеркальные грани. Условия, определяющие порог геперации, рассматриваются в следующем Параграфе. [c.189]

Поглощение на свободных носителях имеет решающее значение для полупроводниковых лазеров, так как оно является основным неустранимым механизмом потерь и, как было показано Думке [12], делает невозможным лазерную генерацию в непрямозонных полупроводниках. Это поглош.ение происходит при рассеянии движущихся носителей, поэтому оно зависит от тех же механизмов рассеяния, что н подвижность носителей. Фэи [97] дал краткую сводку формул, описывающих поглощение на свободных носителях прн различных механизмах рассеяния. Удобно выразить сссв, нос через сечения захвата фотона дырками [c.204]

Рис. 3.8.9. (равнение объемного поглошения на свободных носителях в GaAs и потерь в (jaAs—AU ai-xAs ДГС-лазере в зависимости от равновесных концентраций носителей в активном слое при комнатной температуре [101]. [c.205]

Строя график зависимости 1/у]о от длины лазерного диода по экспериментальным значениям х о, измеренным с учетом излучения с обоих зеркал, можио получить 1/ 1вынужд как значение 1/rjD при L = О, получаемое экстраполяцией. По формуле (3.8.33) с этим значением т вынужд можно затем определить потери а<. Данные по поглощению на свободных носителях, представленные па рис. 3.8.9, получены именно таким способом (рис. 7.4.2). Измеренные с учетом излучения с двух зеркал значения iiD обычно считают превосходящими в 2 раза значения [c.211]

В этой главе изложены основы теории вынужденного излуче ния в полупроводниках и даны выражения для численного расчета плотности порогового тока. Много внимания уделено соотношениям между поглош ением, вынужденным излучением и спонтанным излучением. Показано, что необходимым условием вынужденного излучения является превышение энергетическим интервалом между квазиуровнями Ферми для электронов и дырок энергии испускаемых фотоновС Шя достижения порога генерации нужно, чтобы усиление превышало потери на внешнее излучение плюс потери внутри резонатору такие, как поглощение на свободных носителях и рассеяние ) [c.214]

Методы, основанные на изменении поглощения света средой, обеспечивают лншь амплитудную М. с. При атом обязательно имеют место потери световой энергии в модулирующем устройстве. Электрич. управление поглощением света полупроводниками легко может быть получено либо при изменении концентрации свободных носителей или их подвижности, либо за счёт сдвига края полосы поглощения Келдыша — Франца эффект). [c.184]

При выполнении заданных логических операций оптическим устройством оптические характеристики нелинейного материала должны измениться на определенную величину. Это находит свое отражение в том, что уровень возбуждения в материале, например плотности экситонов или свободных носителей, достигает определенного уровня. Отсюда следует, что ключевым подходом к минимизации затрат энергии на переключение является сведение объема материала к минимуму. Данная стратегия, кроме того, приводит к повышению быстродействия и степени интеграции. Однако здесь будут возникать трудности чисто технологического характера, если качество материала не отвечает предъявляемым требованиям. Тем не менее в устройствах на основе резонаторов Фабри —Перо лучшие характеристики удается получить именно благодаря применению особо малых толщин резонатора [36], однако возможности технологии все же ограничивают минимально возможные толщины, поскольку толщину резонатора подбирают исходя из реально достижимых параметров поглощения и рассеяния света в материале [23]. Толщина резонатора Фабри — Перо должна составлять не менее половины длины волны света (для GaAs около 1/8 мкм). Если бы материалы обладали исключительно высокой степенью нелинейности, тогда было бы выгодно использовать даже еще меньшую толщину резонатора, чтобы сократить время нарастания поля в резонаторе и чувствительность к температуре и длине волны. Следует заметить, что уменьшение поперечного размера до величины порядка длины волны представляет гораздо более трудную проблему по сравнению с получением минимальной толщины резонатора. При этом дифракционные потери света могут быть уменьшены за счет применения соответствующих волноводных структур, для изготовления которых, по-видимому, можно использовать метод травления [26], или, возможно, имплантацию. Хотя все это может быть непосредственно выполнено для активного материала, следует помнить, что создание структур [c.72]

Рассеяние носителей заряда. При направленном перемещении электрических зарядов во внешнем электрическом поле (дрейфе или диффузии) носители заряда на пути свободного пробега приобретают от электрического поля энергию. Эта энергия тратится при соударениях — взаимодействиях с молекулами и атомами вещества, которые находятся в состоянии теплового движе1)ия. Отдавая энергию при соударении, носитель заряда повышает интенсивность хаотического движения частиц вещества, следовательно, повышает температуру диэлектрика. По этой причине электропроводность увеличивает е", tg6 и р (мощность рассеяния энергии) диэлектрика, которые зависят от плотности протекающего через диэлектрик активного тока. Соответствующие формулы приведены в табл. 3.3. Из них следует, что электропроводность сказывается на величине tg6 и на коэффициенте потерь е" главным образом при низких частотах оба эти параметра убывают с частотой как 1/со. Удельная мощность потерь в этом случае сводится к мощности потерь при постоянном напряжении (р = = оЕ ). Таким образом, снижение с частотой е" и tg6 не означа- [c.76]

Даже когда ПЗС-структура работает при достаточном размахе тактовых импульсов и имеет хорошие профили распределения потенциала в области между затворами, обеспечивающими полный перенос свободных зарядов, остается дополнительный источник потерь заряда, возникающий вследствие захвата на ловушки. Источником таких ловушек являются химические загрязнения и структурные дефекты кристалла. Захват носителей на такие состояния обычно происходит за времена в пределах наносекунд, но освобождаются они за времена, зависящие от типа ловушки. По сравнению с кремнием, где обычными являются концентрации ловушек менее 10 см плотности ловушек в GaAs и других смешанных полупроводниках обычно составляют по меньшей мере в 100 и более раз большие величины. Но, несмотря на это, сообщалось о создании ПЗС-структур на GaAs с эффективностью переноса, приближающейся к кремниевым устройствам [26]. Одна из причин может состоять в том, что скорость освобождения заряда или время эмиссии из ловушки изменяются в очень широких пределах и, следовательно, различные ловушки будут обладать различными степенями влияния на характеристики устройства. Например, [c.89]

Экспериментально эффект усиления звука дрейфом носителей впервые наблюдался в кристалле СёЗ [66], в котором электроны проводимости создавались путем его подсветки ртутной лампой. Дрейфовое напряжение прикладывалось к торцевым плоскостям кристалла посредством омических контактов. При изменении напряженности ускоряющего поля от —200 В/см до 1600 В/см наблюдалось затухание и усиление звука (при >700 В/см), зави- симости которых от Ео были в полуколичественном согласии с расчетами по формуле (5.10). На частоте 45 МГц было получено максимальное усиление около 70 дБ/см (при о=1100 В/см и /й)= = 1,2). Длина образца 0(15 составляла 7 мм. В описанно.м эксперименте во избежание перегрева образца за счет рассеяния свободных электронов на колебаниях решетки (омических потерь), не учтенного в теории, дрейфовое электрическое поле подавалось в виде импульсов длительностью 5 мкс, следующих с большой скважностью, т. е. усилитель мог работать только в импульсном режиме. Другой характерной особенностью было наличие высокого уровня собственных шумов усилителя, генерирующихся вследствие асимметрии уровней усиления и затухания относительно направления распространения волны (рис. 12.15). Эти недостатки снижают ценность описанного устройства как усилителя электрических сигналов. [c.328]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...