ростою суперпозицією спектрів, сформованих оптичними переходами між ізольованими подзонами валентної зони і зоною провідності.
Слід зазначити, що інтерпретувати спектри однофотонного поглинання квантових точок в режимі сильного конфайнмента значно важче, ніж в режимі слабкого конфайнмента. На малюнку 27 представлений коефіцієнт поглинання нанокристалів із середнім радіусом 3 нм у воді, виготовлених з кубічної модифікації CdSe. Оскільки борівський радіус екситона в CdSe дорівнює 5.7 нм, можна вважати, що квантові точки знаходяться в режимі сильного конфайнмента. Труднощі інтерпретації таких спектрів обумовлена ??тим, що спектральні особливості коефіцієнта поглинання, наприклад на малюнку 27 в області 2.25 і 2.8 еВ, пов'язані з переходами з підзон важких/легких дірок і спін-орбітально відщеплень дірок відповідно, є смугами.
Малюнок 27 - Коефіцієнт однофотонного поглинання квантових точок з CdSe у воді (середній радіус нанокристалів 3 нм)
Вони сформовані не однієї неоднорідне уширенной лінією, а цілими серіями ліній одиночного нанокристалів, які відповідають оптичним переходах з різними кутовими моментами ( v , l=0? c, l=0; v , l=1? c , l=1; v , l=2? c , l=2; ... ). Через досить великого неоднорідного уширення лінії з різними кутовими моментами спектрально не дозволяються і не вдається визначити квантові числа переходу, якому відповідають максимуми спектральних особливостей коефіцієнта поглинання [6].
4.3 Лазери на квантових точках для волоконного зв'язку
Розвиток оптоволоконних телекомунікацій призвело до необхідності створення ефективних напівпровідникових лазерів і оптичних підсилювачів, що працюють в спектральній області мінімальних втрат хвилеводів (1.25-1.65 мкм). Найбільша довжина хвилі, досягнута лазерами на квантових ямах InGaAs/GaAs, становить 1230 нм - для пристроїв, що генерують з торця, і 1260 нм для лазерів з вертикальним резонатором. Чималі порогові струми, низька робоча температура і невисока температурна стабільність таких лазерів не завжди задовольняють вимогам, пропонованим до високошвидкісних телекомунікаційним пристроям.
Прогрес у виготовленні багатошарових структур самоорганізованих квантових точок з'єднань A 3 B 5, досить однорідних за розміром і формою при великою поверхневою щільності, привів до створення напівпровідникових лазерів з квантовими точками в якості активного середовища. У результаті спектральна область 1.0-1.7 мкм стала доступною для генерації як для лазерів традиційної конструкції, так і для лазерів з вертикальним резонатором, що використовують квантові точки InGaAs і підкладки GaAs. Зокрема, обидва типи лазерів можуть генерувати випромінювання з довжиною хвилі 1.3 мкм з надзвичайно низькими пороговими струмами і високою вихідною потужністю. Нещодавно був продемонстрований широкосмуговий лазер на квантових точках, що випромінює на 1.5 мкм з щільністю струму всього в 70 А/см2 на один шар квантових точок при кімнатній температурі. Оптичні підсилювачі на основі квантовоточкових структур представляють інтерес для високошвидкісної обробки сигналів зі швидкістю понад 40 Гбіт/с. Істотно, що розвинені GaAs-технології дозволяють виготовляти досить дешеві монолітні лазери на квантових точках з вертикальним резонатором c розподіленими бреггівськими дзеркалами на основі пар AlAs/GaAs і AlOx/GaAs.
Слід зазначити, що завдяки неоднорідного уширению електронних переходів у квантових точках виникає можливість розширення області безперервної перебудови довжини хвилі генерації. При деякому збільшенні порогових струмів вона може досягати 200 нм (1.033-1.234 мкм). Лазери, що використовують InAs-квантові точки і InP-підкладки, також становлять інтерес, оскільки вони дозволяють отримувати генерацію в більш довгохвильовому діапазоні (1.8-2.3 мкм), важливому для застосувань в молекулярній спектроскопії і дистанційному контролі газових атмосфер за допомогою лидаров. У той же час, генерація випромінювання з довжиною хвилі 1.9 і 2 мкм лазера з активним середовищем з такої гетероструктури була отримана поки тільки при низькій (77 К) температурі. Цікаво, що генерація на довжинах хвиль 1.6 і 1.78 мкм було також продемонстровано для лазерів на InAs квантових дротах - одновимірних квантових структурах на (001) InP-підкладці. І нарешті, безперервна генерація в області 2 мкм отримана при кімнатній температурі при використанні в якості активного середовища лазера квантових точок на основі InAsSb, вирощених на (001) InP-підкладці. Інтенсивний розвиток цього напрямку призвело до того, що в даний час деякі типи напівпровідникових лазерів з активним середовищем на основі квантових точок стали комерційно доступні.
Переваги лазера на квантових точках порівняно з лазером на квантових ямах м...
