Коллективные эффекты в электрон-дырочной плазме и их влияние на излучательную рекомбинацию в полупроводниковых низкоразмерных лазерных гетероструктурах
Диссертация
В последние годы неуклонно растет интерес к резонансному взаимодействию неравновесных носителей заряда в полупроводниковых лазерных структурах через электромагнитное поле их излучения в процессе рекомбинации. Такого рода резонансные процессы хорошо изучены для твердотельных и газовых лазеров и называются «сверхизлучение Дике». Этот эффект вызван малым расстоянием между излучающими центрами… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. 1. Сверхизлучение в двухуровневых системах
- 1. 2. Особенности сверхизлучения в полупроводниках
- Глава 2. Исследование особенностей спектральных характеристик излучения 25 низкоразмерных гетероструктур
- 2. 1. Методы исследования сверхкоротких лазерных импульсов
- 2. 2. Форм-фактор однородного и неоднородого уширения
- 2. 3. Изготовление низкоразмерных гетероструктур, методика 32 подготовки образцов
- 2. 4. Методика проведения мощностных и спектральных исследований
- 2. 5. Особенности спектров излучения низкоразмерных гетероструктур
- Глава 3. Динамические характеристики излучения низкоразмерных 59 гетероструктур
- 3. 1. Методика измерения временной когерентности
- 3. 2. Результаты измерений временной когерентности спонтанного 62 излучения лазерной гетероструктуры на квантовой яме
- Глава 4. Феноменологическая модель спонтанного возникновения в активной 65 области гетероструктуры вблизи порога лазерной генерации сверхизлучающих доменов («макродиполей»)
- 4. 1. Образование доменов с повышенной концентрацией неравновесных носителей заряда в активной области гетерострукутры на квантовой яме
- 4. 2. Вычисление профиля концентрации неравновесных носителей в 72 домене
- 4. 3. Модель возникновения сверхизлучения в полупроводниковых 76 гетероструктурах
Список литературы
- S. Arahira, S. Oshiba, Y. Matsui, T. Kunii, and Y. Ogawa, «500 GHz optical short pulse generation from a monolithic passively mode-locked distributed Bragg reflector laser diode», Appl. Phys. Lett., vol. 64(15), pp. 1917−1919 (1994).
- П.П. Васильев, «Сверхизлучение в полупроводниковых лазерах», Квантовая электроника, т. 24(10), с. 885−890 (1997).
- С.В. Зайцев, A.M. Георгиевский, «Время жизни неравновесных носителей в полупроводниках с точки зрения коллективного взаимодействия в процессе излучательной рекомбинации», Физика и Техника Полупроводников, т. 32(3), с. 366−368 (1998).
- А.А. Belyanin, V.V. Kocharovsky and Vl.V. Kocharovsky, «Superradiant generation of femtosecond pulses in quantum-well heterostructures», Quantum & Semiclass. Opt., vol. 10(2), pp. L13−19 (1998).
- R.H. Dicke, «Coherence in spontaneous radiation processes», Phys.Rev., vol. 93, pp. 99−110(1954).
- N. Skribanowitz, I.P. Herman, J.C. MacGillivray, M.S. Feld, «Observation of Dicke superradiance in optically pumped HF gas», Phys. Rev. Letters, vol. 30, pp. 309−312 (1973).
- A.B. Андреев, В. И. Емельянов, Ю. А. Ильинский, «Кооперативные явления в оптике: Сверхизлучение. Бистабильность. Фазовые переходы.», Москва, Наука, 1988.
- G.T. Trammell, J.P. Hannon, «Threshold conditions for pulsed gamma ray lasers», Opt. Commun., vol. 15, pp. 325−329 (1975).
- А.В. Андреев, Ю. А. Ильинский, Р. В. Хохлов, «О роли коллективных и индуцированных процессов при генерации Мессбауэровского у излучения», ЖЭТФ, т. 73, с. 1296−1300 (1977).
- J.C. MacGillivray, M.S. Feld, «Criteria for x-ray superradiance», Appl. Phys. Lett., vol. 31, pp. 74−76(1977).
- L.Allen, J.H.Eberly, «Optical Resonance and Two-Level Atoms», Wiley, New York, London, Sydney, Toronto, 1975 (перевод: JI. Аллен, Дж. Эберли, «Оптический резонанс и двухуровневые атомы», Москва, Мир, 1978).
- N.E. Rehler, J.H. Eberly, «Superradiance», Phys. Rev. A, vol. 3, pp. 1735−17 511 971).
- J.H. Eberly, «Superradiance revisited», Amer. J. Phys., vol. 40, pp. 1374−13 831 972).
- S. Stenholm, «Quantum theory of electro-magnetic fields interacting with atoms and molecules», Phys. Reports, vol. 6, pp. 1−121 (1973).15. «Электромагнитное сверхизлучение», под. ред. В.А. Голенищева-Кутузова, В. В. Самарцева, Казань, Татгосиздат, 1975.
- C.S. Agarwal, «Master-equation approach to spontaneous emission. III. Many-body aspects of emission from two-level atoms and the effect of inhomogeneous broadening», Phys. Rev. A, vol. 4, pp. 1791−1801 (1971).
- N.E. Rehler, Ph.D. Dissertation, University of Rochester (1972).
- D. Abella, N.A. Kurnit, S.R. Hartmann, «Photon echoes», Phys. Rev, vol. 141, pp. 391−406 (1966).
- F.T. Arecchi, E. Courtens, «Cooperative phenomena in resonant electromagnetic propagation», Phys. Rev. A, vol. 2, pp. 1730−1737 (1970).
- R. Friedberg and S.R. Hartmann, «Superradiant damping and absorption», Phys. Lett., vol. 37A, pp. 285−286 (1971).
- R.W. Dixon, W.B. Joyce, «A possible model for sustained oscillations (pulsations) in (Al, Ga) As double-heterostructure lasers», IEEE J. Quant. Electr., vol. 15, pp. 470−474 (1979).
- T.C. Damen, M.A. Duguay, «Optoelectronic regenerative pulser», Electr. Lett., vol. 16, pp. 166−167(1980).
- J.A. Cope land, S.M. Abbott, W.S. Holden, «Triggerable semiconductor lasers», IEEE J. Quant. Electr., vol. 16, pp. 388−390 (1980).
- H. Ito, H. Yokoyama, S. Murata, H. Inaba, Electr. Lett., «Picosecond optical pulse generation from an r.f. modulated AlGaAs d.h. diode laser», vol. 15, pp. 738−740 (1979).
- Й. Херман, Б. Вильгельми, «Лазеры сверхкоротких световых импульсов», Москва, Мир, 1986.
- T.C. Damen, M.A. Duguay, and J.M. Wiesenfeld, «Picosecond pulses from an optically pumped GaAs Laser», in R.M. Hochstrasser, W. Kaiser, C.V. Shank (eds.), «Picosecond Phenomena II», Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1980, pp. 38−40.
- P.-T. Ho, L.A. Glasser, E.P. Ippen, H.A. Haus, «Picosecond pulse generation with a cw GaAlAs laser diode», Appl. Phys. Lett., vol. 33, pp. 241−242 (1978).
- E.P. Ippen, D.J. Eilenberger, R.W. Dixon, «Picosecond pulse generation with diode lasers», in R.M. Hochstrasser, W. Kaiser, C.V. Shank (eds.), «Picosecond Phenomena II», Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1980, pp. 21−25.
- J.P. van derZiel, W.T. Tsang, R.A. Logan, R.M. Mikulyak, W.M. Augustyniak, «Subpicosecond pulses from passively mode-locked GaAs buried optical guide semiconductor lasers», Appl. Phys. Lett., vol. 39, pp. 525−527 (1981).
- J.S. Massa, G.S. Buller and A.C. Walker, «Time-resolved photoluminescence studies of cross-well transport in a biased GaAs/AlGaAs multiple quantum well p-i-n structure», Journal of Applied Physics, vol. 82, pp. 712−717 (1997).
- S.V. Zaitsev, N.Yu. Gordeev, M.P. Soshnikov, J.S. Massa, G.S. Buller, «Ultrafast absorber saturation process and short pulse formation in injection lasers», Journal of Applied Physics, vol. 84, pp. 5441−5444 (1998).
- Э.М. Беленов, П. П. Васильев, «Подавление фазовой релаксации в полупроводниках и когерентное излучение среды пикосекундного инжекционного лазера», Письма в ЖЭТФ, т. 48, с. 416−418 (1988).
- П.П. Васильев, «Экспериментальное наблюдение когерентных оптических осцилляций в сильных полях пикосекундных полупроводниковых лазеров», Квантовая электроника, т. 21, с. 585−587 (1994).
- П.П. Васильев, «Роль сильного усиления среды в возникновении сверхизлучения и наблюдении когерентных эффектов в полупроводниковых лазерах», Квантовая электроника, т. 29, с. 4−8 (1999).
- A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky and Vl.V. Kocharovsky, «Collective spontaneous emission of femtosecond pulses in quantum-well semiconductor lasers», Proc. 6th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, Russia, 1998, pp. 398−401.
- A.A. Белянин, И. Г. Калугин, B.B. Кочаровский, Вл.В. Кочаровский, «О реализации фемтосекундного сверхизлучательного лазера на основе GeSi-структур с квантовыми ямами», Известия Академии Наук, Серия Физическая, т. 63, с. 369−373 (1999).
- A.M. Георгиевский, С. В. Зайцев, «Чувствительный оптический автокоррелятор на эффекте двухфотонного поглощения в AlGaAs-волноводе для исследования InGaAsP/InP-лазеров», Приборы и техника эксперимента, т. 39, с. 132−134 (1996).
- S.V. Zaitsev and A.M. Georgievski, «Ultra-short-pulse nature of superradiation in injection emitters», Proc. Int. Conf. SPIE on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics, Kiev, 1995, pp. 319−324.
- A.A. Belyanin, V.V. Kocharovsky, Vl.V. Kocharovsky, and D.S. Pestov, «Optical superradiance and pulsed IR generation in quantum-well heterolasers under cw pumping», Proceedings of SPIE Int. Soc. Opt. Eng., vol. 4605, pp. 356−362 (2001).
- Н.Н. Леденцов, В. М. Устинов, В. А. Щукин, П. С. Копьев, Ж. И. Алферов, Д. Бимберг, «Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. Обзор», Физика и Техника Полупроводников, т. 32, с. 385−410 (1998).
- V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, M.V. Maksimov, A.F. Tsatsulnikov, N.Yu. Gordeev, S.V. Zaitsev, Yu.M. Shernyakov, N.A. Bert, P. S. Kop’ev, Zh.I. Alferov, N.N. Ledentsov, J. Bohrer, D. Bimberg, A.O. Kosogov, P. Werner, 91 «
- U. Gosele «Low-threshold injection lasers based on vertically coupled quantum dots», Journal of Crystal Growth, vol. 175/176, pp. 689−695 (1997).
- X. Кейси, M. Паниш, «Лазеры на гетероструктурах», Москва, Мир, в 2 т., 1981.
- D.L. Huffaker, О. Baklenov, L.A. Graham, B.G. Streetman, and D.G. Deppe, «Quantum dot vertical-cavity surface-emitting laser with a dielectric aperture», Appl. Phys. Lett., vol. 70, pp. 2356−2358 (1997).
- C.B. Зайцев, «Исследование особенностей механизма генерации многомодовых непрерывных InGaAsP/InP (X = 1.3 мкм) лазеров раздельного ограничения, выращенных методом краткоконтактной жидкофазной эпитаксии», кандидатская диссертация, С.-Петербург, 1994.
- Р. Лоудон, «Квантовая теория света», Москва, Мир, 1976.
- А.В. Андреев, В. И. Емельянов, Ю. А. Ильинский, «Коллективное спонтанное излучение (сверхизлучение Дике)», Успехи Физических Наук, т. 131, с. 653 694 (1980).
- Частное сообщение П. П. Васильева.
- G.G. Zegrya, «Mid-infrared strained diode lasers», In: «Antimonide Related Strained Layer Heterostructures», ed. By M.O. Manasreh (Gordon and Breach, Neward, 1997).
- Г. Г. Зегря, H.A. Гунько, «Теоретическое исследование пороговых характеристик лазеров на многих квантовых ямах на основе InGaN», Физика и Техника Полупроводников, т. 32(7), с. 843−848 (1998).
- A.S. Polkovnikov, G.G. Zegrya, «Auger recombination in semiconductor quantum wells», Phys. Rev. B, vol. 58(7), pp. 4039−4056 (1998).
- Б.Л. Гельмонт, B.A. Елюхин, Г. Г. Зегря, Е. Л. Портной, М. К. Эбаноидзе, «Пороговые характеристики инжекционного лазера с одним слаболегированным гетеропереходом», Физика и Техника Полупроводников, т. 20(11), с. 2061−2064(1986).