льш загальну проблему управління фундаментальними параметрами напівпровідникових кристалів і приладів, такими, як ширина забороненої зони, ефективні маси носіїв заряду і їх рухливості, показник заломлення, електронний енергетичний спектр і т.д.
Ідея напівпровідникових лазерів на p-n -переході, експериментальне спостереження ефективної випромінювальної рекомбінації в p-n -структурі на основі GaAs з можливістю стимульованого випромінювання і створення лазерів і світловипромінюючих діодів на p-n -переходах були тими зернами, з яких почала зростати напівпровідникова оптоелектроніка.
Одним з перших дослідів успішного застосування гетероструктур в нашій країні стало використання сонячних батарей в космічних дослідженнях. Сонячні батареї на основі гетероструктур були створені Ж.І. Алфьоровим і співробітниками ще в 1970 р. Технологія була передана в НВО В«КвантВ», і сонячні елементи на основі GaAlAs встановлювалися на багатьох вітчизняних супутниках. Коли американці опублікували свої перші роботи, радянські сонячні батареї вже літали на супутниках. Було розгорнуто їх промислове виробництво, а їх 15-річна експлуатація на станції В«МирВ» блискуче довела переваги цих структур у космосі. І хоча прогноз різкого зниження вартості одного вата електричної потужності на основі напівпровідникових сонячних батарей поки не виправдався, в космосі найефективнішим джерелом енергії донині безумовно є сонячні батареї на гетероструктуpax сполук A III B V .
Оптоелектроніка
Оптоелектроніка - Це розділ електроніки, пов'язаний головним чином з вивченням ефектів взаємодії між електромагнітними хвилями оптичного діапазону і електронами речовини (Переважно твердих тіл) і охоплює проблеми створення оптоелектронних приладів (в основному методами мікроелектронної технології), в яких ці ефекти використовуються для генерації, передачі, зберігання і відображення інформації.
Технічну основу оптоелектроніки визначають конструктивно - технологічні концепції сучасної електроніки: мініатюризація елементів; переважне розвиток твердотільних площинних конструкцій; інтеграція елементів і функцій; орієнтація на спеціальні надчисті матеріали; застосування методів групової обробки виробів, таких як епітаксії, фотолітографія, нанесення тонких плівок, дифузія, іонна імплантація, плазмохімія та ін
Винятково важливі і перспективні для оптоелектроніки гетероструктури, в яких контактують (усередині єдиного монокристалу) напівпровідники з різними значеннями ширини забороненої зони.
Інжекційний лазер
Інжекціоннний лазер являє собою напівпровідниковий двухелектродний прилад з pn-переходом (Тому часто як рівноправний використовується термін В«лазерний діодВ»), в якому генерація когерентного випромінювання пов'язана з інжекцією носіїв заряду при протіканні прямого струму через pn-перехід.
Різновиди інжекційних лазерів. Розглянуті теоретичні положення зумовлюють шляху вдосконалення найпростішої структури лазера. Обстежено та реалізовані варіанти розташування шарів по товщині кристала. У гомогенному напівпровіднику pn-перехід як засіб електронного обмеження досить недосконалий: при високих рівнях накачування відбувається даремна інжекція електронів вліво (через падіння коефіцієнта інжекції), обмеження праворуч досягається лише природним убуванням концентрації введених дірок
Всі ці недосконалості, які проявляються в кінцевому рахунку в високому значенні щільності порогового струму, зумовили безперспективність лазерів на однорідних напівпровідниках.
Широке промислове поширення набули тільки Гетеролазери, загальними особливостями яких є одностороння інжекція, чітко виражений хвилеводний ефект, можливість суперінжекціі.
Воістину класичної стала подвійна (двостороння) гетероструктур (ДГС), в якій надтонка активна область В«затиснутаВ» між двома гетерограніцамі (рис. 4, б): саме вона дозволяє отримувати малі порогові щільності струму і значні вихідні потужності. Чотирьох і п'яти шарова структури, що є вдосконаленою ДГС
Особливості інжекційних лазерів.
Інжекційні лазери мають ряд переваг, які виділяють їх серед випромінювачів і що обумовлюють домінуючу роль в оптоелектроніці.
1. Мікромініатюрного: теоретична мінімальна довжина резонатора близька до 10 мкм, а площа його поперечного перерізу - до 1 мкм2 (обсяг активної області може досягати 10-12см3). Це можливо тому, що в напівпровідникових лазерах індуковані переходи пов'язані не з окремими дискретними рівнями, а з переходами зона - зона, тому і посилення в них найбільше (gd103 ... 104 см-1).
2. Високий ККД перетворення енергії накачування у випромінювання, наближається у кращих зразків до теоретичної межі. Це обумовлено тим, що лише за інжекційній накачуванні вдається виключити небажані втрати - вся енергія електричного струму переходить в енергію збуджених електронів. ...
