Аннотация:
Исследовано влияние немгновенного захвата носителей заряда в наноразмерную активную область на мощностные характеристики полупроводникового лазера. Рассмотрена лазерная структура на основе одиночной квантовой ямы. Показано, что замедленный захват носителей заряда в квантовую яму приводит к уменьшению внутренней дифференциальной квантовой эффективности и к сублинейности ватт-амперной характеристики лазера. Основным параметром нашей теоретической модели является скорость захвата носителей из объемной области (волноводной области) в двумерную область (квантовую яму). Изучено влияние скорости захвата на зависимости следующих характеристик лазера от плотности тока накачки: выходной оптической мощности, внутренней квантовой эффективности стимулированного излучения, тока стимулированной рекомбинации в квантовой яме, тока спонтанной рекомбинации в слое оптического ограничения и концентрации носителей в слое оптического ограничения. Уменьшение скорости захвата приводит к большей сублинейности ватт-амперной характеристики, что является следствием увеличения доли тока инжекции, расходуемой на паразитную спонтанную рекомбинацию в слое оптического ограничения, и соответственно уменьшения доли тока инжекции, расходуемой на стимулированную рекомбинацию в квантовой яме. Сравнение теоретических и экспериментальной ватт-амперных характеристик для рассмотренной в качестве примера структуры показывает, что хорошее согласие между ними (вплоть до очень высокой плотности тока инжекции 45 кА/см$^2$) достигается при значении скорости захвата 2 $\cdot$ 10$^6$ см/с. Результаты настоящей работы могут быть использованы для оптимизации лазеров на квантовой яме для генерации высоких мощностей оптического излучения.
Поступила в редакцию: 20.04.2011 Принята в печать: 29.04.2011
Полный текст:
PDF файл (275 kB)
