Polovodičové lasery s kvantovými tečkami Richard Starý
Kvantové struktury – srovnání objemový polovodič kvantová vrstva (jáma) kvantový drát kvantová tečka
De Broglieho vlnová délka Každý objekt mikrosvěta se chová současně jako částice a vlna. Někdy je výhodnější popisovat ho vlnově, někdy částicově. Louis de Broglie: λ = h/mv λ – vlnová délka příslušející částici o hmotnosti m a rychlosti v h – Planckova konstanta
Kvantové struktury – srovnání objemový polovodič kvantová vrstva (jáma) kvantový drát kvantová tečka A B GaAs InAs AlGaAs InP GaInP
Kvantové tečky – realizace Stranskiho-Krastanovova metoda růstu MOCVD (Metal Organic Chemical Vapour Deposition) MBE (Molecular Beam Epitaxy) Převzato z [1]
Kvantové tečky – využití lasery detektory IR záření optické paměti jednoelektronové tranzistory jednofotonové diody a detektory kvantové počítače
Polovodičové lasery – vývoj DHS 1970 Jth ~ 103 A/cm2 QW 1976 Jth ~ 101 – 102 A/cm2 QD 1994 Jth ~ 100 – 101 A/cm2
Lasery s kvantovými tečkami Zlepšení parametrů: řádové zmenšení Jth (< 10 – 20 A/cm2) velmi malá závislost Jth na teplotě vysoká kvantová účinnost (> 80 – 96 %) velmi malá změna l při změně budícího proudu (tj. malý chirp) malý ztrátový výkon malé rozměry
MM-2000-qd-1290-1 prahový proud 0,35 A pracovní proud 4,50 A Laser s kvantovými tečkami (InAs/GaAs) l = 1290 nm Popt = 2 W pracovní teploty -20 – 40 °C prahový proud 0,35 A pracovní proud 4,50 A pracovní napětí 2,50 V Převzato z [2]
Děkuji za pozornost ! Autor Richard Starý (staryr1@fel.cvut.cz, http://richardstary.wz.cz) katedra Teorie obvodů, ČVUT FEL Literatura [1] Žáček M., „Kvantové tečky a jednofotonové součástky“, 2005. www.aldebaran.cz [2] www.nanosemiconductor.com [3] Hospodková A., Hulicius E., Oswald J., Pangrác J., Šimeček T., „InAs/GaAs Kvantově rozměrné struktury připravené metodou MOVPE“, Nano ’02, Brno, 2002. [4] Reithmaier J. P., Forchel A., „Recent advances in semiconductor quantum-dot lasers“, Elsevier, Physica E, vol. 5, 167 – 184 , 2000. [5] Starý R., „Fotodetektory infračerveného záření využívající kvantových teček“, 34OPT, semestrální práce, 2004.