Несколько вариантов диодов
Диод с гетеропереходом — это р—я-диод, в котором р-и я-области задаются полупроводниками с различной шириной запрещенной зоны. Начнем с рассмотрения структуры, представленной на рисунке 10.А.1, до того, как в обеих …
Переход с барьером Шотки
При контактировании металла и полупроводника более не существует барьера между каждым из этих материалов и вакуумом, при этом электрон с энергией, превышающей высоту барьера Ес(0) может перемещаться между металлом и …
Поверхностные явления
На поверхности полупроводника нарушается периодичность кристаллического потенциала. Каждый атом на поверхности связан со стороны полупроводника с лежащими ниже атомами объема, тогда как электронные волновые функции с вакуумной стороны границы раздела …
ОСНОВЫ ФИЗИКИ ПРИБОРОВ
Полупроводники представляют собой материалы, которые крайне чувствительны к внешним воздействиям (например, к освещению, электрическим полям, тепловым градиентам, ...). Эта их особенность используется в широкой гамме полупроводниковых приборов. Типичная реакция полупроводника …
Брэгговские зеркала
(9.Г.30) Рассмотрим теперь последовательность двойных слоев, сформированных чередованием слоев на основе среды 1 и 2. Сейчас нас будет интересовать матрица распространения £ между правыми границами среды 1 в пределах двух …
Резонатор Фабри—Перо
Сейчас мы применим этот формализм к простой задаче, связанной с резонатором Фабри—Перо (смотрите рис. 9.Г. З). Он состоит из диэлектрической пленки толщиной 1сау9 покрытой двумя тонкими металлическими слоями. Говоря более …
Резонаторы Фабри—Перо и брэгговские отражатели
Оптическая обратная связь, обеспечиваемая зеркалами, является обязательной для установления лазерных колебаний в оптическом резонаторе. Мы видели, что для того, чтобы в резонаторе установился лазерный режим, должны быть выполнены два условия: …
Режим с входящей ТЕ-модой и выходящей ТМ-модой
В рассматриваемом случае нелинейная поляризация волновода принимает вид: С (*.*)= *<.*£ [< ЬК (*)Р (9.В.20) Этот член не равен нулю только если нелинейный тензорный элемент тоже не равен нулю, что …
Режим с входящей ТЕ-модой и выходящей ТЕ-модой
В этом случае будем предполагать, что одиночная волноводная ТЕ-волна взаимодействует сама с собой таким образом, что амплитуда дается соотношением: Я™ (*, ^ 0= - [л;{7.)е;{х)^(м-^) + к. С.] (9.В.2) 2 …
Преобразование частоты в нелинейных волноводах
Как мы увидим в главе 12, полупроводники обладают нелинейной восприимчивостью второго порядка, большей, чем у большинства других материалов. Напомним, что в такой среде вторая гармоника нелинейной поляризации Р2а} генерируется двумя …
Брэгговские волноводы
Мы увидим, каким образом уравнение связанных мод (9.39) позволит нам изучить поведение волноводной волны в оптическом волноводе, гофрированном с периодом L (смотрите рис. 9.Б. 1). В том случае, когда длина …
Оптическое взаимодействие между волноводами: электрооптические переключатели
В разделе 9.3 мы видели, что электромагнитная волна, захваченная слоем сердцевины волновода обладает затухающей компонентой в ограничивающем слое (смотрите рис. 8.4) . Если поблизости от первого волновода располагается второй волновод, …
Взаимодействие между волноводными модами: теория связанных мод
Волноводные моды представляют собой собственные состояния электромагнитного поля в волноводе. Они образуют полный базис (вместе излучательными состояниями, которые могут распространяться в волноводе, но которыми мы пока будем пренебрегать), в рамках …
Оптическое ограничение
Представляется важным оценить количество энергии, эффективно каналируемой или захваченной волноводом между точками 0 и — й. Это количество энергии описывается с использованием коэффициента ограничения в, определяемого как: Для того, чтобы …
Колебательный подход к волноводам
Вспомним, что электрическое поле электромагнитной волны в нейтральной среде а = 0 и р = 0) с коэффициентом преломления п(т) является решением волнового уравнения, следующего из уравнений Максвелла (смотрите Главу …
Геометрический подход к волноводам
Интерпретацию волноводного распространения света мы начнем с рассмотрения распространения световых пучков. Этот подход позволит нам быстро подойти к интуитивному пониманию концепций, лежащих в основе этого явления. Рассмотрим слой сердцевины, сформированный …
ВОЛНОВОДЫ
Одной из основных целей оптоэлектроники является использование фотонов в качестве элементарных битов для переноса и обработки информации. Однако до того, как электроны будут лишены своей привилегированной роли в интегральных электронных …
Валентные подзоны
В разделе 8.3 мы уже видели, каким образом электронное ограничение потенциалом ямы приводит к сдвигу минимума зоны проводимости и проявлению квантовой энергии ограничения. В случае валентной зоны мы уже не …
Квантово-размерный эффект Штарка и модуляторы с собственным электрооптическим эффектом
В дополнении 1.В мы уже видели, каким образом электрическое поле F, приложенное перпендикулярно квантовой яме будет смещать энергетические уровни в яме (или уровни, которые, как мы теперь знаем, соответствуют дну …
Двумерные экситоны
Мы видели, что в квантовой яме движение электронов может быть ограничено в пределах области размером в несколько нанометров, т. е. на расстоянии, значительно меньшем боровского радиуса трехмерного экситона. Следствием этого …
Трехмерные экситоны
Попытаемся описать состояние электронно-дырочной пары с учетом взаимодействия их противоположных зарядов. Очевидно, что нам необходимо двухчастичное состояние, т. е. являющееся результатом тензорного произведения (смотрите уравнение (2.48)) электронного и дырочного состояний. …
Экситоны
Наша трактовка полупроводников вплоть до настоящего момента покоилась на одноэлектронной аппроксимации. В действительности же полупроводник состоит из колоссального ансамбля взаимодействующих атомных ядер и электронов. С учетом этого результативность этой простой …
Квантовые нити и ящики
Мы уже видели, что полупроводники могут использоваться для создания квантово-раз - мерных структур, которые действуют таким образом, что ограничивают движение носителей в направлении z (в направлении роста). Если движение ограничено …
Влияние угла падения
Принцип в основе этого расчета идентичен тому, который был представлен для случая объемного полупроводника (смотрите уравнение (7.42)) с добавлением ряда тонких моментов для учета двумерной природы квантово-размерной системы. Мы могли …
Сводка по скоростям межзонных и межподзонных переходов
Рисунок 8.16. суммирует качественные характеристики скорости межзонных и межподзонных переходов, определенные в двух предыдущих разделах. Существенным моментом является то, что межподзонные переходы приводят к резонансному характеру спектров поглощения для фотонов …
Оптическое поглощение и угол падения
Зная скорости оптических переходов для различных механизмов (межзонного, межподзон - ного), мы теперь уже в состоянии перейти к расчету коэффициентов поглощения для квантовых ям, используя при этом принцип: каждый переход …
Оптические межподзонные переходы в квантовой яме
При межподзонном переходе начальное и конечное состояния электрона принадлежат одной и той же зоне. Это приводит к правилам отбора и характеру, полностью отличным от тех, что наблюдаются при межзонных переходах. …
Оптические переходы между валентной зоной и зоной проводимости
Сейчас нас будут интересовать переходы между различными состояниями в квантовой яме под влиянием синусоидально изменяющегося во времени возмущения, например, электромагнитной волны. Можно представить себе три типа переходов: (I) — межзонный …
Дырочные состояния в валентных зонах
Пара материалов, образующих гетероструктуру типа I, может быть использована для реализации квантовой ямы для электронов зоны проводимости. В валентной зоне профиль потенциала, воспринимаемый электронами, представляет собой об- Dz 2m*hh(z)dz Dz …
Плотность состояний и статистика системы с квантовой ямой
В каждой подзоне электронные состояния содержат компоненту в виде плоской волны в направлении, параллельном границам раздела. Как это уже неоднократно делалось для трехмерного континуума (смотрите Дополнение 1.А, раздел 5.3, ...) …
Квантовая яма
С использованием двух гетеропереходов теперь становится возможной реализация одномерного профиля потенциала вдоль направления роста для электронов, соответствующего квантовой яме, исследованной в главе 1. Рис. 8.4 демонстрирует наиболее изученную к настоящему …
Формализм огибающей функции
Волновые функции электрона в гетеропереходе можно описать с использованием формализма огибающей функции. Эта аппроксимация формально идентична той, которая используется для описания распространения электромагнитной волны в неоднородной среде, как например, в …
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ И КВАНТОВЫЕ ЯМЫ
В главе 5 мы уже видели, что принципиально важной характеристикой полупроводникового материала является существование запрещенных энергетических зон или, запрещенных зон, отделяющих богатую электронами валентную зону от бедной электронами зоны проводимости. …
Поглощение на свободных носителях
Одним из наиболее поразительных аспектов полупроводников является способность их электронов либо поглощать, либо излучать свет в процессе челночных переходов между зоной проводимости и валентной зоной, которые обычно называются межзонными переходами. …
Диапазон вблизи края запрещенной зоны
В оптических свойствах материалов в рассматриваемом диапазоне доминирует процессы, связанные с полосой поглощения полупроводников. Простейшим подходом, учитывающим этот процесс, является модель Вепля и Дидоменико. Этот подход заключается в рассмотрении переходов …
