Стимулированная рекомбинация в полупроводниковых лазерах ближнего ИК-диапазона при высоких уровнях токовой накачки тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

БОРЩЕВ Кирилл Станиславович

Стимулированная рекомбинация в полупроводниковых лазерах ближнего ИК-диапазона при высоких уровнях токовой накачки

Специальность 01 04 10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-ПеТербург - 2007

003064872

Работа выполнена в ГУО ВПО «Воронежский государственный университет» и Физико-техническом институте им А Ф Иоффе РАН

Научные руководители доктор физико-математических наук, профессор

Домашевская Эвелина Павловна, доктор технических наук, профессор Арсентьев Иван Никитич

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Иванов Сергей Викторович, Физико-технический институт им А Ф Иоффе РАН,

доктор физико-математических наук, профессор Фирсов Дмитрий Анатольевич, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

Защита состоится "2к." овята'Б^ 2007 года ь " 15 " часов на заседании диссертационного совета К-002 205 02 при Физико-техническом институте им А Ф Иоффе РАН по адресу 194021, Санкт-Петербург, ул Политехническая, д 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института им А Ф Иоффе РАН

Автореферат разослан "2.3>" аД-^цс^то. 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета К-002 205 02 »

кандидат физико-математических наук4""^ ] ^ Куликов Г С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Полупроводниковые лазеры имеют огромнейшее значение в современной оптоэлектронной технике Начиная с 60-х годов прошлого века, быстро увеличивался объем исследований по полупроводниковым лазерам, и изучение приборов на р-и-переходах представляло собой одну из наиболее быстро развивающихся областей электроники Изучение лазеров с целью улучшения их основных выходных параметров является одной из основных задач мировой науки - все большее применение находят лазеры в нашей жизни В настоящее время мощные лазерные диоды активно используются для накачки волоконных усилителей, твердотельных лазеров, в электронной технике, в медицине, в спектроскопии, в частности, для анализа атмосферных слоев

Первоочередными задачами в разработке полупроводниковых лазеров являются увеличение выходной оптической мощности, повышение эффективности и надежности данных приборов Оптическая мощность излучения является одной из важнейших характеристик лазерного диода Однако с увеличением тока накачки происходит эффект насыщения ватт-амперной характеристики

В этой связи тема работы, направленная на изучение стимулированной рекомбинации, которая определяет выходную мощность оптического излучения, в лазерных гетероструктурах ближнего инфракрасного (ИК) диапазона при высоких уровнях токовой накачки, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения

Основная цель работы заключалась в исследовании стимулированной рекомбинации в квантово-размерных структурах при высоких уровнях возбуждения при комнатной температуре и разработке мощных импульсных источников излучения в ближнем ИК-диапазоне Для выполнения поставленной цели решались следующие основные задачи 1 Исследования излучательных характеристик (ватт-амперных, спектральных и угловых) полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона при высоком уровне возбуждения (до 100 кА/см2) в

импульсном режиме (длительность импульса - 100 не, частота повторения импульсов - 10 кГц) и плотности оптического излучения на грани резонатора до 75 МВт/см2

2 Определение фундаментальных причин насыщения ватт-амперных характеристик и расширения спектра генерации полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона

3 Разработка и создание мощных импульсных многомодовых полупроводниковых лазеров с одно- и двухполоской генерацией в квантово-размерной активной области гетеростр уктуры раздельного ограничения

Научная новизна работы определяется тем, что в ней

1 Проведены теоретические и экспериментальные исследования излучательных характеристик гетеролазеров при высоких уровнях токовой импульсной накачки (до 100 кА/см2)

2 Теоретически и экспериментально определено, что конечная величина времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптически* фононах является причиной насыщения мощное гных характеристик гетеролазеров

3 Обнаружен рост концентрации носителей в активной области гетеролазера за порогом генерации

Практическая ценность работы заключается в следующем

1 В мощных полупроводниковых лазерах, полученных методом МОС-гидридной эпитаксии на основе ассиметричных квантово-размерных гетероструктур раздельного ограничения с толстым волноводом достигнута оптическая мощность излучения 145 Вт с лазерного диода с 100 мкм апертурой в импульсном режиме токовой накачки

2 Получены сравнимые по интенсивности две полосы генерации излучения на длинах волн 1 06 и 0 98 мкм из квантовой ямы лазерного диода

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Скорость стимулированной рекомбинации в квантовых ямах активной области полупроводниковых лазеров ограничена конечной величиной

времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптических фононах

2 Ограничение скорости стимулированной рекомбинации приводит к увеличению концентрации носителей заряда в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера за порогом генерации

3 Рост концентрации носителей заряда в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера при высоких уровнях токовой накачки ведёг к появлению второй полосы генерации в коротковолновой области спектра

Приоритет результатов

Представленные в диссертации результаты исследования излучательных характеристик (ватт-амперных, спектральных и угловых) полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона при высоком уровне возбуждения (до 100 кА/см2) в импульсном режиме (длительность импульса -100 не, частота повторения импульсов - 10 кГц) и плотности оптического излучения на грани резонатора до 75 МВт/см2 получены впервые Достигнутая выходная пиковая мощность (величина 145 Вт) с одиночного лазерного диода со 100 мкм апертурой является рекордным значением в мире на момент написания работы Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на VII Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 2005» (Москва, сентябрь 2005г), на XII международной конференции «Laser Optics - 2006» (Санкт-Петербург, Россия, июнь 2006), на Международной конференции «High Power Laser Beams - 2006» (Нижний Новгород, Россия, июль 2006), на Международной конференции ICONO / LAT 2007 (Минск, Беларусь, май-июнь 2007), а также на научных семинарах лаборатории "Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей" ФТИим А Ф Иоффе РАН Публикации

По результатам исследований опубликовано всего 14 научных работ, из них 6 непосредственно по теме диссертационной работы Список этих работ приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы из 96 наименований, содержит 114 страниц машинописного текста, включая 35 рисунков и 1 таблицу

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель работы, показаны ее научная новизна, практическая ценность и приоритет результатов, приведены выносимые на защиту научные положения

Первая глава посвящена обзору литературных данных по гетероструктурам в системе твердых растворов 1пОаАз/ОаАз/АЮаАз, лазерам на их основе и причинам, ограничивающим выходную оптическую мощность таких лазеров

Во второй главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ватт-амперных и спектральных характеристик лазерных диодов на основе квантово-размерной двойной гетероструктуры раздельного ограничения (КР РОДГС) ЫЗаАз/ОаАэ (X = 1 04 мкм) вплоть до высоких уровней возбуждения (до 100 кА/см2) [А1]

В первом параграфе описываются методы изготовления образцов, обсуждается выбор конструкции гетероструктуры для измерений, а также представлены использованные в работе методы исследования ватт-амперных и спектральных характеристик Для измерений были выбраны лазерные диоды на основе асимметричной КР РОДГС с расширенным волноводом Именно при использовании такой гетероструктуры в ФТИ им А Ф Иоффе РАН была получена в непрерывном режиме генерации максимально достижимая мощность оптического излучения в ближнем ИК-диапазоне [1,2] Однако в непрерывном режиме генерации все полупроводниковые лазеры имеют насыщающуюся ватт-амперную характеристику, характеризующуюся снижением дифференциальной квантовой эффективностью Такое снижение наблюдается во всех полупроводниковых лазерах независимо от состава используемых твердых растворов, диапазона длин волн, уровня эпитаксиальной технологии и

оптимизации конструкции полупроводниковой гетероструктуры Известно, что в непрерывном режиме генерации происходит увеличение температуры активной области при пропускании больших токов накачки Для исключения перегрева полупроводникового лазера был использован импульсный генератор тока с длительностью импульса менее 100 не, силой тока до 200 А и частотой повторений 10 кГц Использование такого режима при токах накачки 20 - 25 А практически полностью исключает перегрев лазерного кристалла В исследуемых лазерных диодах активная область представляет собой напряженную квантовую яму из [пОаАэ толщиной 70 А, сдвинутую на 0,2 мкм от центра ОаАв волновода толщиной 1,7 мкм, и составом, соответствующим длине волны излучения в ближнем инфракрасном диапазоне (около 1 04 мкм)

Во втором параграфе проведены исследования ватт-амперных характеристик лазерных диодов на основе описанной \ выше гетероструктуры При токах накачки около 20 А в непрерывном режиме наблюдается насыщение ватт-амперной характеристики, а в импульсном режиме при таких же токах признаков насыщения не отмечено Простые расчеты и эксперименты по определению перегрева активной области в непрерывном режиме генерации дают величину в 50-100 "С, в зависимости от длины резонатора (2-4 мм) и силы тока (15-25 А) Сделан вывод о том, что температурный разогрев полупроводникового лазера в непрерывном режиме генерации является основной причиной насыщения ватт-амперной характеристики Все остальные причины выброс носителей в волновод, увеличение внутренних оптических потерь, а, следовательно, и рост порогового тока - являются производными такого разогрева Однако и при импульсном режиме накачки в диапазоне токов 100-200 А (в зависимости от конструктивных особенностей лазерной гетероструктуры и лазерного диода), когда перегрев активной области значительно ниже, чем в непрерывном режиме, в ватт-амперных зависимостях наблюдается снижение дифференциальной квантовой эффективности

В третьем параграфе представлены результаты исследования спектральных характеристик 1пОаАзЛЗаАз лазерных диодов с 70 А квантовой ямой На рис 1 приведены спектры генерации

полупроводникового лазера в зависимости от тока накачки в импульсном режиме С ростом тока накачки в развитии спектра обнаружено несколько особенностей Во-первых, наблюдается смещение длинноволновой границы спектра, обусловленное разогревом активной области за время импульса тока накачки Во-вторых, коротковолновая граница спектра генерации также смещается с ростом тока накачки Притоках накачки 80-100 кА/см2 в некоторых случаях ширина спектра генерации достигав г 60 нм Еще одной важной особенностью является насыщение максимуме интенсивности спектра излучения После достижения некоторой величины тока накачки интенсивность излучения прекращает расти, и наблюдается только уширение спектра генерации

В четвертом параграфе проводится анализ и сравнение полученных данных Сделана попытка объяснить наблюдаемый эффект расширения спектра и падения дифференциальной квантовой эффективности следующим образом За порогом генерации с увеличением тока накачки происходит уменьшение времен жизни носителей заряда участвующих в стимулированной излучательной рекомбинации, и интенсивность излучения растет При некотором токе накачки время жизни носителей заряда, участвующих в стимулированной излучательной рекомбинации, сравнивается со временем рассеяния энергии электронов в квантовой яме активной области, и для определенной группы энергетических переходов наступает насыщение скорости стимулированной излучательной рекомбинации С увеличением тока накачки возрастает концентрация

980

Рис 1 Спектры генерации в импульсном режиме при различных плотностях тока накачки для лазерного диода с длиной резонатора Ь=1 5мм и шириной полоска ЮОмкм, кА/см2

/ — 13,2 — 40, 3 - 67, 4 - 73, 5 - 80

Длина волны, нм

носителей (электронов) на уровнях размерного квантования, лежащих выше по энергии, и достигает порогового значения Спектр генерации расширяется Далее с ростом тока накачки процедура повторяется При этом с ростом концентрации в активной области увеличивается выброс электронов в волноводные слои Экспериментально это подтверждается ростом интенсивности излучения из волноводных слоев Затем при некотором токе накачки концентрация выброшенных носителей достигает пороговой в части волноводного слоя и наблюдается генерация излучения из волноводного слоя Это означает, что открывается эффективный канал утечек рекомбинационого тока из активной области На ватт-амперной характеристике наблюдается излом и снижение дифференциальной квантовой эффективности (рис 2)

О 20 40 60 80 Плотность тока, кА(ст2

Рис 2 Зависимости выходной оптической мощности (1) и интенсивности максимума спектра люминесценции волноводного слоя (2) от плотности тока накачки для лазерного диода с длиной резонатора Ь=1 5мм и шириной полоска ЮОмкм в импульсном режиме генерации при температуре 20°С

В третьей главе представлены результаты расчетов времени рассеяния энергии носителей тока и времени жизни стимулированных излучательных переходов в активной области, а также расчет концентрации и температуры электронов в активной области в зависимости от плотности тока накачки [А1, АЗ, А4]

Первый параграф начинается с расчёта времени рассеяния энергии носителей тока Используя материалы работ [3,4], была проведена оценка времени рассеяния энергии электронов в исследуемой лазерной гетероструктуре В расчете учитывалось неравновесное распределение

полярных оптических фононов N, приводящее к эффекту их накопления

Необходимо отметить, что время рассеяния энергии электронов имеет тенденцию роста с увеличением концентрации электронов [3] Другими словами, на пороге генерации и при высоких уровнях накачки время рассеяния энергии электронов может различаться Из оценки времени рассеяния энергии электронов в квантовой яме следует, что электроны доставляются на энергетические уровни с конечной скоростью за время (2 - 8) 10~" с. Дырки в этих же условиях из-за большей массы успевают термализоваться

Далее в параграфе рассмотрено время жизни носителей заряда или скорость стимулированной излучательной рекомбинации, которая

активной области Используя связь тока накачки с мощностью излучения в режиме генерации [5], построена зависимость времени жизни носителей тока, участвующих в стимулированной излучательной рекомбинации, от мощности излучения полупроводникового лазера. Полученный результат указывает, что в идеальном полупроводниковом лазере с ростом тока накачки время жизни стимулированной излучательной рекомбинации уменьшается независимо от величины тока

Также в этом параграфе представлена рассчитанная из экспериментальных данных зависимость времени стимулированной излучательной рекомбинации от мощности оптического излучения полупроводникового лазера Для построения этой зависимости использовались экспериментальная ватт-амперная характеристика (рис 2) и зависимость усиления от концентрации Затем, применяя выражение

где g - коэффициент усиления, Уяг - групповая скорость световой волны, ИрЬ - концентрация фотонов в резонаторе и Г - фактор оптического ограничения активной области, было рассчитано время жизни носителей заряда, участвующих в стимулированной излучательной рекомбинации в

определяется как

концентрация электронов в

N

О)

зависимости от оптической мощности полупроводникового лазера. При достижении величины 5 Ю-" с происходит стабилизация времени стимулированной излучательной рекомбинации при мощности оптического излучения 20-30 Вт

Во втором параграфе представлены результаты исследований роста концентрации электронов и их температуры как функции тока в режиме спонтанного излучения инжекционных лазеров. Приводится рассчитанная спектральная зависимость интенсивности спонтанного излучения для разных токов накачки Для построения этой зависимости необходимо знать концентрацию горячих носителей заряда и, в квантовой яме и их температуру Те щ и Те были найдены из совместного решения системы двух уравнений дня баланса числа частиц и баланса мощности в стационарном режиме Отмечено удовлетворительное согласие экспериментально найденных и рассчитанных спектров и их зависимости от плотности тока

В третьем параграфе даются расчёты концентрации электронов в квантовой яме и степени их разогрева при стимулированном излучении лазеров Показано, что только при относительно небольших токах накачки у наблюдается стабилизация концентрации носителей заряда При более высоких токах, превышающих пороговый более чем на порядок, концентрация и температура электронов и дырок начинают расти Замедление роста Те от у при />60 кА/см2 связано с увеличением концентрации п,

Четвертая глава посвящена рассмотрению вопроса о причинах насыщения ватт-амперных характеристик гетеролазеров на основе твердых растворов 1пОаАБР/1пР и АНпОаАзЯпР (к = 15 - 1.8 мкм), а также рассмотрена возможность создания гетероструктуры для получения на ее основе лазерных диодов с двумя линиями генерации из активной области |А2, А5, А6]

В первом параграфе представлены результаты исследований процессов насыщения ватт-амперных характеристик гетеролазеров на подложках 1пР при высоких уровнях накачки В лазерах на подложках 1пР переход к импульсному режиму накачки позволил, как и в случае лазеров

на подложке ОаАэ, значительно увеличить излучаемую оптическую мощность по сравнению с непрерывным режимом генерации В то же время зарегистрированные в импульсном режиме оптические мощности в лазерах на подложке фосфида индия в несколько раз ниже, чем в лазерах на подложках арсенида галлия В первую очередь это связано с тем, что величина внутренних оптических потерь (около 2-7 см"1) в лазерах на подложках 1пР на порядок больше, чем в лазерах на подложках СаАз, как в непрерывном, так и в импульсном режимах генерации Как следствие, в лазерах на основе твердых растворов АИпваАзЛпР и 1пОаАзР/1пР внешняя дифференциальная квантовая эффективность не превышает 35-50% за порогом генерации Одновременно с низким значением величины дифференциальной квантовой эффективности на пороге генерации в лазерах на подложках 1пР наблюдается быстрое насыщение ватт-амперных характеристик с увеличением тока накачки в импульсном режиме Как и в лазерах на подложках ваАБ, в спектрах излучения обнаружено три особенности расширение спектра с током накачки в длинноволновую и в коротковолновую области, и при достижении некоторой мощности излучения насыщение интенсивности максимума спектра излучения Наблюдаемая картина полностью соответствует результатам аналогичных исследований лазеров на подложках ОаАэ Обнаруженное поведение спектров и насыщение максимума интенсивности излучения в режиме генерации носит принципиальный характер и обусловлено насыщением скорости стимулированной излучательной рекомбинации вследствие конечной величины времени рассеяния энергии носителей заряда в активной области

Также в этом параграфе с помощью экспериментально полученных зависимостей пороговой плотности тока от длины волны генерации был проведен расчет концентрации носителей заряда в активной области лазеров на подложках ваАБ и подложках 1пР в режиме стимулированной рекомбинации Для оценки пороговой плотности тока для высокоэнергетических уровней в спектре генерации исследовались лазеры с разной длиной резонатора Фабри-Перо, что обеспечивало изменение оптических потерь на выход Увеличение оптических потерь на выход

приводит к росту пороговой плотности тока и смещению длины волны генерации в коротковолновую область Показано, что в импульсном режиме генерации концентрация носителей заряда в активной области за порогом генерации возрастает в 3-4 раза и может достигать 1019см~3 при плотностях тока накачки более 80 кА/см2 Ход полученной зависимости роста концентрации от плотности тока совпадает с аналогичной зависимостью, теоретически полученной в третьем параграфе главы 3 Значение концентрации, полученное из экспериментальных данных, в 3 раза выше, чем в расчетах, сделанных там же Связано это с тем, что при расчетах не учитывались различные виды потерь, которые дают свой вклад в эксперименте

Второй параграф посвящен разработке конструкции гетероструктуры для получения одновременно двух линий генерации из активной области и исследованию лазерных диодов на основе такой гетероструктуры В главах 2 и 3 было показано, что в полупроводниковых лазерах раздельного ограничения концентрация электронов при высоких уровнях возбуждения импульсным током накачки растет как в активной области, так и в волноводной кулоновской яме На этом основании сделан вывод о том, что если в активной области существует два электронных уровня, то есть вероятность достижения двухполосной генерации в одном полупроводниковом лазере

Проведенный расчет показал, что для исследуемой системы в структуре с толщиной активной области меньше 90 А квантовая яма содержит один электронный энергетический уровень, а с толщиной активной области больше 90 А - два электронных энергетических уровня Энергетическое положение уровней размерного квантования определялось из уравнения Шредингера для потенциальной ямы конечной глубины Учитывалось отличие эффективных масс электронов и тяжелых дырок в квантовой яме и окружающем ее волноводе Результаты исследования гетероструктуры с одним электронным уровнем представлены в главе 2

При разработке конструкции тестовых лазерных диодов учитывалась необходимость выращивания активной области с толщиной, не превышающей критическую Оценка критической толщины проводилась

путем расчета по формуле, приведенной в [6] Для активной области с составом 1п0 270^0 7зАэ критическая толщина при температуре эпитаксии составляет 105 А Поэтому в экспериментах использовались структуры, изготовленные методом МОС - гидридной эпитаксии, с толщиной активной области 100 А

Далее представлены результаты исследования ватт-амперных и спектральных характеристик Обнаружено, что интегральная выходная мощность оптического излучения из лазера со 100 А квантовой ямой значительно выше, чем для лазера с толщиной квантовой ямы 70 А Показано, что при высоких уровнях токовой накачки спектр излучения полупроводникового лазера с толщиной активной области 100 А и двумя электронными уровнями размерного квантования состоит из двух полос генерации (рис 3)

В третьем параграфе даны результаты исследований, целью которых являлось достижение максимальной мощности в импульсном режиме генерации лазеров на основе ОаАэ, и исследованы угловые характеристика (распределение интенсивности излучения в ближней и дальней зоне) этих лазеров при высоких уровнях токовой накачки

Для достижения максимальной мощности излучения при импульсном режиме накачки были изготовлены лазеры, на основе гетероструктуры, описанной во втором параграфе главы 4 (ассиметричная КР РОДГС ЬЮаАз/ОаАз с толщиной волновода 1,7 мкм и активной областью 100 А)

Рис 3 Спектры двух полос генерации лазерного диода с толщиной квантовой ямы 100 А, длиной резонатора 1,5 мм и шириной полоска 100 мкм в импульсном режиме при различных плотностях тока накачки, кА/см2 1 -13, 2 — 35, 3 — 60, 4 — 105

960 980 1000 1020 1040 1060

Длина волны, нм

Благодаря низким оптическим потерям в данной гетероструктуре, можно сделать эффективные лазеры с длинами резонаторов 3 мм, что позволяет, наряду с увеличением объема активной области, по сравнению с лазерами с толщиной активной области 70 А (рис 2), увеличить выходную оптическую мощность излучения Максимальная пиковая мощность излучения одного лазерного диода со 100 мкм апертурой в импульсном режиме генерации составила 145 ватт (рис 4)

Далее были проведены исследования зависимости распределения интенсивности излучения от тока накачки в ближней и дальней зоне лазерного диода при использовании импульсного режима возбуждения Излучение в ближней зоне лазерного диода с ростом тока накачки становится более равномерным В дальней зоне в плоскости, параллельной р-п переходу, с увеличением тока накачки наблюдается появление мод высшего порядка При больших плотностях тока возбуждения (50 кА/см2) сохраняется одномодовый характер генерации в плоскости, перпендикулярной р-п переходу

0 60 100 150 200

Ток накачки , А

Рис 4 Ватт-амперная характеристика лазерного диода с шириной полоска 100 мкм, длиной резонатора 3 мм при импульсном {!) и непрерывном (2) режимах накачки

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы

1 Определено, что конечная величина времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптических фононах является причиной насыщения мощностных характеристик гетеролазеров

2 Проведена экспериментальная оценка времени рассеяния энергии электронов в квантово-размерных областях лазерных гетероструктур

раздельного ограничения, которая составила величину порядка 0 51 пс

3 Теоретически и экспериментально показано, что концентрация носителей заряда растет в активной области гетеролазера за порогом генерации

4 Достигнута оптическая мощность излучения 145 Вт с лазерного диода, на основе ассиметричной квантово-размерной гетероструктуры раздельного ограничения с толстым волноводом, полученной методом МОС-гидридной эпитаксии, с 100 мкм апертурой в импульсном режиме токовой накачки на длине волны генерации 1 06 мкм

5 Получены сравнимые по интенсивности две полосы генерации излучения на длинах волн 1 06 и 0 98 мкм из одиночной квантовой ямы лазерного диода

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах

AI СО Слипченко, 3 H Соколова, H А Пихтин, К С Борщёв, Д А Винокуров, И С Тарасов, «Конечное время рассеяния энергии носителей заряда как причина ограничения оптической мощности полупроводниковых лазеров», ФТП, 2006, т40, вып 8, стр 1017-1023 А2 ДА Винокуров, В А Капитонов, А В Лютецкий, Д H Николаев, H А Пихтин, А В Рожков, H А Рудова, С О Слипченко, А Л Станкевич, H В Фетисова, M А Хомылев, В В Шамахов, К С Борщев, И С Тарасов, «Исследование характеристик полупроводниковых лазеров на основе асимметричных гетероструктур со сверхтолстым волноводом (Х=1060 нм) при импульсном режиме накачки», Письма в ЖТФ, 2006, т 32, вып.16, стр 47-55 A3 SO Shpchenko, N A Pikhtm, К S Borschev, IN Arsentyev, DAVmokurov, A V Lyutetskiy, Z N Sokolova, ISTarasov, «Reason of maximal output optical power limitation m semiconductor laser at superhigh excitation levels», XII Conference on Laser Optics (L0'2006), Russia, St Petersburg, 2006, June 26 - 30, Tech Digest p 29

А4 N. A. Pikhtrn, S О Slipchenko, К S Borschev, A D Bondarev, D. A. Vinokurov, A V Lyutetskiy, I S Tarasov, «Origin of output optical power limitation m semiconductor laser at superhigh drive currents», Summaries of the International Conference on High Power Laser Beams, Russia, Nizhny Novgorod, 2006, July 3 - 8, p 86

A5 ДА Винокуров, В А Капитонов, А В Лютецкий, Н А Пихтин, С О Слипченко, 3 Н Соколова, A J1 Станкевич, М А Хомылев, В В Шамахов, К С Борщев, И Н Арсентьев, И С Тарасов, «Насыщение ватт-амперных характеристик мощных лазеров (Х=1 0-1 8 мкм) в импульсном режиме генерации», ФТП, 2007, т41, вып 8, стр 1003 -1008

А6 ДА Винокуров, С А Зорина, В А Капитонов, А Ю Лешко, А В Лютецкий, Т А Налет, Д Н Николаев, Н А Пихтин, С О Слипченко, 3 Н Соколова, А Л Станкевич, Н А Рудова, Н В Фетисова, М А Хомылев, В В Шамахов, К С Борщев, И Н Арсентьев, А Д Бондарев, М К Трукан, И С Тарасов, «Двухполосная генерация в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера при высоких уровнях накачки», ФТП, 2007, т 41, вып 10, стр 1247 - 1250

Цитируемая литература

[1] НА Пихтин, С О Слипченко, 3 Н Соколова, И С Тарасов ФТП, 2004, т38, выпЗ, стр 374-381

[2] С О Слипченко, Д А Винокуров, Н А Пихтин, 3 Н Соколова, А Л Станкевич, И С Тарасов, Ж И Алферов ФТП, 2004, т 38, вып. 12, стр 1477-1486

[3] Л Е Воробьев, С Н Данилов, В Л Зерова, Д А Фирсов ФТП, 2003, т 37, вып 5, стр. 604 - 611

[4] Л Е Воробьев, С Н Данилов, Е Л Ивченко, М Е Левинштейн, Д А Фирсов, В А Шалыгин Кинетические и оптические явления в сильных электрических полях в полупроводниковых наноструктурах (СПб, Наука, 2000)

[5] L A Coldren, S W Corzine Diode lasers and photonic integrated circuits (John Wiley and Sons mc , 1995)

[6] Peter S Zory Quantum Well Lasers (Academic Press, 1993)

Введение.

Глава 1. Полупроводниковые лазеры на основе квантово-размерных гетероструктур раздельного ограничения. ЫОаАзЛЗаАз/АЮаАБ и основные причины насыщения их мощностных характеристик обзор литературы).

§1.1. Мощные лазеры с МтаАБ активной областью.

§ 1.2. Эффекты, ограничивающие максимальную мощность излучения лазерного диода.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Исследование лазеров на основе ТпСаАзЛЗаАБ гетероструктур при высоких уровнях токовой накачки.

§2.1. Изготовление образцов и методы проведения исследования.

§ 2.1.1. Метод изготовления образцов.

§ 2.1.2. Методика измерения ватт-амперных характеристик.

§ 2.1.3. Методика измерения спектральных характеристик.

§ 2.2. Исследование ватт-амперных характеристик.

§ 2.3. Исследование спектральных характеристик.

§ 2.4. Сравнение мощностных и спектральных характеристик. Токовые утечки в волноводном слое.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Теоретические оценки роста концентрации электронов в активной области гетеролазера.

§ 3.1. Время рассеяния энергии носителей тока и время жизни стимулированных излучательных переходов в активной области.

§ 3.2. Зависимости концентрации и температуры электронов от плотности тока в случае спонтанного излучения.

§ 3.3 Зависимости концентрации и температуры электронов от плотности тока в случае стимулированного излучения.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Исследование лазеров на основе 1пР (Я = 1.5-1.8 мкм) при высоких уровнях накачки. Гетероструктура с двумя электронными уровнями и исследование лазеров на её основе.

§ 4.1. Насыщение мощностных характеристик лазеров на основе 1пР.

§ 4.1.1. Исследование импульсных ватт-амперных характеристик лазеров на основе 1пР.

§ 4.1.2. Исследование импульсных спектральных характеристик лазеров на основе 1пР.

§ 4.1.3. Экспериментальные исследования концентрации носителей заряда в активной области за порогом генерации лазеров на основе ваАБ и 1пР.

§ 4.2. Конструкция гетероструктуры с двумя линиями генерации и лазеры на её основе.

§ 4.2.1. Определение параметров гетероструктуры с двумя электронными уровнями.

§ 4.2.2. Ватт-амперная характеристика лазерных диодов с толщиной активной области 10 нм.

§ 4.2.3. Спектральные характеристики лазерных диодов.

Двухполосная генерация.

§ 4.3. Достижение максимальной мощности и исследование угловых характеристик гетеролазеров с толщиной квантовой ямы 10 нм.

Выводы к главе 4.

Полупроводниковые лазеры имеют огромнейшее значение в современной оптоэлектронной технике. Начиная с 60-х годов прошлого века, быстро увеличивался объём исследований по полупроводниковым лазерам, и изучение приборов на /?-л-переходах представляло собой одну из наиболее быстро развивающихся областей электроники. Изучение лазеров, с целью улучшения их основных выходных параметров, является одной из основных задач мировой науки - всё большее применение находят лазеры в нашей жизни. А уже освоенные сферы - электронная техника, медицина, экология.

В настоящее время мощные лазерные диоды активно используются для накачки волоконных усилителей, твердотельных лазеров, в спектроскопии, в частности, для анализа атмосферных слоёв.

Первоочередными задачами в разработке полупроводниковых лазеров являются увеличение выходной оптической мощности, повышение эффективности и надежности данных приборов. Оптическая мощность излучения является одной из важнейших характеристик лазерного диода. Однако с увеличением тока накачки происходит эффект насыщения ватт-амперной характеристики.

В этой связи тема работы, направленная на изучение стимулированной рекомбинации, которая определяет выходную мощность оптического излучения, в лазерных гетероструктурах ближнего инфракрасного (ИК) диапазона при высоких уровнях токовой накачки, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.

Основная цель работы заключалась в исследовании стимулированной рекомбинации в квантово-размерных структурах при высоких уровнях возбуждения при комнатной температуре и разработке мощных импульсных источников излучения в ближнем ИК-диапазоне.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Исследования излучательных характеристик (ватт-амперных, спектральных и угловых) полупроводниковых лазеров ближнего ИК диапазона при высоком уровне возбуждения (до 100 кА/см2) в импульсном режиме (длительность импульса равна 100 не, частота повторения импульсов - 10 кГц) и плотности оптического излучения на грани резонатора до 75 МВт/см2.

2. Определение фундаментальных причин насыщения ватт-амперных характеристик и расширения спектра генерации полупроводниковых лазеров ближнего ИК-диапазона.

3. Разработка и создание мощных импульсных многомодовых полупроводниковых лазеров с одно- и двухполосной генерацией в квантово-размерной активной области гетероструктуры раздельного ограничения.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:

1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования излучательных характеристик гетеролазеров при высоких уровнях токовой импульсной накачки (до 100 кА/см2).

2. Теоретически и экспериментально определено, что конечная величина времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптических фононах является причиной насыщения мощностных характеристик гетеролазеров.

3. Обнаружен рост концентрации носителей в активной области гетеролазера за порогом генерации.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. В мощных полупроводниковых лазерах, полученных методом МОС-гидридной эпитаксии на основе ассиметричных квантово-размерных гетероструктур раздельного ограничения с толстым волноводом, достигнута оптическая мощность излучения 145 Вт с лазерного диода с 100 мкм апертурой в импульсном режиме токовой накачки. 2. Получены сравнимые по интенсивности две полосы генерации излучения на длинах волн 1.06 и 0.98 мкм из квантовой ямы лазерного диода.

Совокупность представленных в диссертации экспериментальных и теоретических данных позволяет сформулировать следующие основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Скорость стимулированной рекомбинации в квантовых ямах активной области полупроводниковых лазеров ограничена конечной величиной времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптических фононах.

2. Ограничение скорости стимулированной рекомбинации приводит к увеличению концентрации носителей заряда в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера за порогом генерации.

3. Рост концентрации носителей заряда в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера при высоких уровнях токовой накачки ведёт к появлению второй полосы генерации в коротковолновой области спектра.

Приоритет результатов

Представленные в диссертации результаты исследования излучательных характеристик (ватт-амперных, спектральных и угловых) полупроводниковых лазеров ближнего ИК диапазона при высоком уровне л возбуждения (до 100 кА/см) в импульсном режиме (длительность импульса - 100 не, частота повторения импульсов - 10 кГц) и плотности оптического излучения на грани резонатора до 75 МВт/см2 получены впервые. Достигнутая выходная пиковая мощность (величина 145 Вт) с одного лазерного диода с шириной полоска 100 мкм является рекордным значением в мире на момент написания работы.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на VII Российской конференции по физике полупроводников «Полупроводники 2005» (Москва, сентябрь 2005г), на XII международной конференции «Laser Optics - 2006» (Санкт-Петербург, Россия, июнь 2006), на Международной конференции «High Power Laser Beams - 2006» (Нижний Новгород, Россия, июль 2006), на Международной конференции ICONO / LAT 2007 (Минск, Беларусь, май-июнь 2007), а также на научных семинарах лаборатории "Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей" ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ, список которых приведён в заключение диссертации.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему:

1. Определено, что конечная величина времени рассеяния энергии электронов на неравновесных оптических фононах является фундаментальной причиной насыщения мощностных характеристик гетеролазеров.

2. Проведена экспериментальная оценка времени рассеяния энергии электронов в квантово-размерных областях лазерных гетероструктур раздельного ограничения, которая составила величину порядка 0.5 - 1 пс.

3. Теоретически и экспериментально показано, что концентрация носителей заряда растет в активной области гетеролазера за порогом генерации.

4. В мощных полупроводниковых лазерах, полученных методом МОС-гидридной эпитаксии на основе ассиметричных квантово-размерных гетероструктур раздельного ограничения с толстым волноводом, достигнута оптическая мощность излучения 145 Вт с лазерного диода с 100 мкм апертурой в импульсном режиме токовой накачки на длине волны генерации 1.06 мкм.

5. Получены сравнимые по интенсивности две полосы генерации излучения на длинах волн 1.06 и 0.98 мкм из квантовой ямы лазерного диода.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, H.A. Пихтин, К.С. Борщёв, Д.А. Винокуров, И.С. Тарасов, «Конечное время рассеяния энергии носителей заряда как причина ограничения оптической мощности полупроводниковых лазеров», ФТП, 2006, том 40, вып. 8, стр. 10171023.

2. Д.А.Винокуров, В.А.Капитонов, А.В.Лютецкий, Д.Н.Николаев, Н.А.Пихтин, А.В.Рожков, Н.А.Рудова, С.О.Слипченко, А.Л.Станкевич, Н.В.Фетисова, М.А.Хомылев, В.В.Шамахов, К.С.Борщёв, И.С.Тарасов, «Исследование характеристик полупроводниковых лазеров на основе асимметричных гетероструктур со сверхтолстым волноводом (А,=1060 нм) при импульсном режиме накачки», ПЖТФ, 2006, том 32, вып. 16, стр. 47-55.

3. S.O.Slipchenko, N.A.Pikhtin, K.S.Borschev, I.N.Arsentyev, D.A.Vinokurov, A.V.Lyutetskiy, Z.N.Sokolova, I.S.Tarasov, «Reason of maximal output optical power limitation in semiconductor laser at superhigh excitation levels», XII Conference on Laser Optics (L0'2006), Russia, St.Petersburg, 2006, June 26 - 30, Tech. Digest p.29.

4. N. A. Pikhtin, S. O. Slipchenko, K. S. Borschev, A. D. Bondarev, D. A. Vinokurov, A. V. Lyutetskiy, I. S. Tarasov, «Origin of output optical power limitation in semiconductor laser at superhigh drive currents», Proceedings of the International Conference on High Power Laser Beams, Russia, Nizhny Novgorod, 2006, July 3-8, p.86.

5. Д.А. Винокуров, B.A. Капитонов, A.B. Лютецкий, H.A. Пихтин, C.O. Слипченко, З.Н. Соколова, А.Л. Станкевич, М.А. Хомылев, В.В. Шамахов, К.С. Борщёв, И.Н.Арсентьев, И.С. Тарасов, «Насыщение ватт-амперных характеристик мощных лазеров (^=1.0-1.8 мкм) в импульсном режиме генерации», ФТП, 2007, том 41, вып.8, стр.1003 -1008.

6. Д.А. Винокуров, С.А. Зорина, В.А.Капитонов, А.Ю. Лешко, А.В. Лютецкий, Т.А. Налет, Д.Н.Николаев, Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, А.Л.Станкевич, Н.А. Рудова, Н.В.Фетисова, М.А. Хомылев, В.В. Шамахов, К.С. Борщёв, И.Н. Арсентьев, А.Д. Бондарев, М.К. Трукан, И.С. Тарасов, «Двухполосная генерация в квантово-размерной активной области полупроводникового лазера при высоких уровнях накачки», ФТП, 2007, том 41, вып. 10, стр.1247 - 1250.

-108В заключение автор хотел бы выразить глубокую благодарность научным руководителям Э.П.Домашевской и И.Н.Арсентьеву за огромную помощь в решении поставленных научных задач; И.С.Тарасову, С.О.Слипченко и З.Н. Соколовой за повседневное внимание и обсуждение результатов работы; Н.А.Пихтину, А.В.Лютецкому, Н.В.Фетисовой, М.А.Хомылеву, В.А.Капитонову, при непосредственном участии которых были выполнены исследования; А.В.Рожкову за оказанную помощь в решении технических задач; Л.Е.Воробьёву и В.Л.Зеровой за полезные консультации и за помощь в проведении теоретических расчетов; Д.А.Винокурову, А.Л.Станкевичу, А.Ю.Лешко, В.В.Васильевой, Т.Н.Дрокиной, Л.С.Вавиловой и Н.А.Рудовой за работу по изготовлению образцов для исследований; а также всем сотрудникам лаборатории «Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей» ФТИ им. А.Ф.Иоффе и кафедры «Физики твёрдого тела и наноструктур» Воронежского государственного университета за всестороннюю поддержку.

-106-Заключение.

1. Н.Г. Басов, Б.М. Вул, Ю.М. Попов. ЖЭТФ, 37, 587 (1959).

2. Н.Г. Басов, О.Н. Крохин, Ю.М. Попов. ЖТЭФ, 40,1879 (1961).

3. M.G.A. Bernard, G. Duraffourg. Phys. Stat. Solidi., 1, 699 (1961).

4. Д.Р. Наследов, А.А. Рогачев, C.M. Рыбкин, Б.В. Царенков. ФТТ, 4, 10621962).

5. R. N. Hall, G. E. Fenner, J. D. Kingsley, T. J. Soltys, and R. 0. Carlson.

6. Phys. Rev. Lett., 9,366 (1962).

7. NJr. Holonyak, S.F. Bevaqua, Appl. Phys. Lett, 1, 82 (1962).

8. W.L. Bond, B.G. Cohen, R.C.C. Leite, and A. Yariv. Appl. Phys. Lett., 2,571963).

9. Ж.И. Алферов, Р.Ф. Казаринов. Авт. Свид. СССР №28448, 1963.

10. Н. Kroemer. Proc. IEEE, 51,1782 (1963).

11. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, В.М. Корольков, Д.Н Третьяков, В.М. Тучкевич. ФТП, 1,1579 (1967).

12. Н. Rupprecht, J.M. Woodall, G.D. Pettit. Appl. Phys. Lett., 11, 81 (1967).

13. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, В.И. Корольков, E.JI. Портной, Д.Н. Третьяков. ФТП, 2,1016 (1968).

14. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, Е.Л. Портной, М.К. Трукан. ФТП, 3, 1328 (1969).

15. Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, Д.З. Гарбузов, Ю.В. Жиляев, Е.Л. Портной, Е.П. Морозов, В.Г. Трофим. ФТП, 4, 1826 (1970).

16. G.H.B. Thompson, Р.А. Kirkby. IEEE J. Quant. Electron., 9,311 (1973).

17. M.B. Panish, H.C. Casey, Jr., S. Sumski, P.W. Foy. Appl. Phys. Lett., 22, 590 (1973).

18. G.H.B. Thompson, P.A. Kirkby. Electron. Lett., 9,295 (1973).

19. H.C. Casey, Jr., M.B. Panish, W.O. Schlosser, T.L. Paoli. J. Appl. Phys., 45,322 (1974).

20. A.E. Drakin, P.G. Eliseev, B.N. Sverdlov, L.M. Dolginov, E.G. Shevchenko. Electron. Lett., 20, 559 (1984).

21. Д.З. Гарбузов, В.П. Евтихиев, С.Ю. Карпов, З.Н. Соколова, В.Б. Халфин. ФТП, 19,449 (1985).

22. В.П. Евтихиев, Д.З. Гарбузов, З.Н. Соколова, И. С. Тарасов, В.Б. Халфин, В.П. Чалый, A.B. Чудинов. ФТП, 19,1420 (1985).

23. И.С. Тарасов, Д.З. Гарбузов, В.П. Евтихиев, A.B. Овчинников, З.Н. Соколова, A.B. Чудинов. ФТП, 19, 1496 (1985).

24. Ж.И. Алферов, Д.З. Гарбузов, К.Ю. Кижаев, А.Б. Нивин, С.А. Никишин, A.B. Овчинников, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, A.B. Чудинов. Письма в ЖТФ, 12,210 (1986).

25. A.R. Adams. Electron. Lett., 22,249 (1986).

26. Е. Yablonovitch, Е.О. Kane. J. Lightwave Technol., 5, 504; (1986).

27. E. Yablonovitch, E.O. Kane. J. Lightwave Technol., 6,1292 (1988).

28. J.W. Matthews, A.E. Blakeslee. J. Crystal Growth, 27,118 (1974).

29. M.R Gokhale, J.C. Dries, P.V. Studenkov, S.R. Forrest and D.Z. Garbuzov. IEEE J. Quantum Electron., 33,2266 (1997).

30. D.Z. Garbuzov, N.Y. Antonishkis, A.D. Bondarev, A.B.Gulakov, S.N. Zhigulin, N.I. Katsavets, A.V. Kochergin and E.U. Rafailov. IEEE J. Quantum Electron., 27,1531 (1991).

31. M. Sagava, T. Toyonaka, K. Hiramoto, K. Shinoda and K. Uomi. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron., 1,189 (1995).

32. D.Z. Garbuzov, N.Ju. Antonishkis, S.N. Zhigulin, N.D. Il'inskaya, A.V. Kochergin, D.A. Lifshitz, E.U. Rafailov, and M.V. Fuksman. Appl. Phys. Lett., 62,1062 (1993).

33. J. Diaz, I. Eliashevich, K. Mobarhan, E. Kolev, L.J. Wabg, D.Z. Garbuzov and M. Razighi. IEEE Photon. Technol. Lett., 6,132 (1994).

34. S.L. Yellen, A.H. Shepard, C.M.Harding, J.A. Baumann, R.G. Waters, D.Z. Garbuzov, V. Pyataev, V. Kochergin and P.S. Zory. IEEE Photon. Technol. Lett., 4,1328 (1992).

35. M. Sagava, Т. Toyonaka, К. Hiramoto, К. Shinoda and К. Uomi. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron., 1,189 (1995).

36. C. Zamudzinski, D. Botez, L.J. Mawst, A. Bhattacharya, M. Nesdial and R.F. Nabiev. IEEE J. Select. Topics Quantum Electron., 1,129 (1995).

37. L.J. Mawst, A. Bhattacharya, M. Nesdial, J. Lopez, D. Botez, J.A. Morris and P. Zory. Electron. Lett., 31,1153 (1995).

38. A.V. Syrbu, V.P. Yakovlev, G.I. Suruceanu, A.Z. Mereutza, L.J. Mawst, A.Bhattacharya, M. Nesdial, and D. Botez. IEEE/OSA Conf. Lasers Optics, (Anaheim, CA, USA, June, p. 78-79,1996).

39. D.Z. Garbuzov, L. Xu, S.R. Forrest, R. Martinelli and J.C. Conolli. Electron. Lett., 32,1717 (1996).

40. N.I.Katsavets, D.A.Livshits, I.S.Tarasov. Proceeding of SPIE's on International Symp. '96 (San Jose, USA, 1996).

41. A. Al-Muhanna, L. Mawst, D. Botez, D. Garbuzov, R. Martinelli, J. Connolly. Appl. Phys. Lett., 73,1182, (1998).

42. D.A. Livshits, I.V. Kochnev, V.M. Lantratov, N.N. Ledentsov, T.A. Nalyot, I.S. Tarasov, Zh.I. Alferov. Electron. Lett., 36, 1848 (2000).

43. Д.А. Лившиц, А.Ю. Егоров, И.В. Кочнев, В.А. Капитонов, В.М. Лантратов, H.H. Леденцов, Т.А. Налет, И.С. Тарасов. ФТП, 35, 380 (2001).

44. F. Bugge, G. Erbert, J. Fricke, S. Grämlich, R. Staske, H. Wenzel, U. Zeimer, and M. Weyers. Appl. Phys. Lett., 79,1965 (1998).

45. V. Rossin, E. Zucker, M. Peters, M. Everett, B. Acklin. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng., 5336,196 (2004).

46. H.A. Пихтин, C.O. Слипченко, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов. ФТП, 38, 374 (2004).

47. C.O. Слипченко, Д.А. Винокуров, H.A. Пихтин, З.Н. Соколова, А.Л. Станкевич, И.С. Тарасов, Ж.И. Алферов. ФТП, 38,1477 (2004).

48. С.Н. Henry, P.M. Petroff, R.A. Logan, and F.R. Merritt. J. Appl. Phys., 50, 3721 (1979).

49. P. W. Epperlein, P. Buchmann, and A. Jakubowicz. Appl. Phys. Lett., 62, 455 (1993).

50. A. Moser and E.E. Latta. J. Appl. Phys., 71,4848 (1992).

51. A. Moser, A. Oosenbrug, E. E. Latta, Th. Forster, and M. Gasser. Appl. Phys. Lett, 59, 2642 (1991).

52. S.L. Yellen, A.H. Shepard, C.M. Harding, J.A. Baumann, R.G. Waters, D.Z. Garbuzov, V. Pjataev, V. Kochergin, P.S. Zory. IEEE Photon. Technol. Lett, 4,1328 (1992).

53. R.E. Mallard and R. Clayton. Proc. SPIE, 3004,145 (1997).

54. H.H. Lee, L. Figucrua. J. Electrochem. Soc., 135, 496 (1988).

55. C.D. Thurmond, G.P. Schwartz, G.W. Kammlott, and B. Schwarz. J.Electrochem. Soc., 127,1366 (1980).

56. H. Kawanishi, H. Ohno, T. Morimoto, S. Kaneiva, N. Miyauchi, H. Huyashi, T. Akagi, Y. Nakajima, and T. Hijikata. Proc. 21st Conf. Solid State Devices Materials, 337 (1989).

57. J.S. Yoo, H.H. Lee, P. Zory. IEEE Photon. Technol. Lett, 3,202 (1991).

58. J.S. Yoo, H.H. Lee, P.S. Zory. IEEE Photon. Technol. Lett, 3, 594(1991).

59. J. Hashimoto, I. Yoshida, M. Murata, T. Katsuyama. IEEE J. Quantum Electron, 33, 66 (1997).

60. K.H. Park, J.K. Lee, D.H. Jang, H.S. Cho, C.S. Park, and K.E. Pyun, J.Y. Jeong, S. Nahm, J. Jeong. Appl. Phys. Lett., 73,2567 (1998).

61. S.N.G. Chu, S. Nakahara, M.E. Twigg, L.A. Koszi, E.J. Flynn, A.K. Chin, B.P. Segner, and W.D. Johnston, Jr. J. Appl. Phys., 63,611 (1988).

62. D.Botez. Appl. Phys. Lett., 74,3102 (1999).

63. D.Z. Garbuzov, M.R. Gokhale, J.C. Dries, P. Studenkov, R.U. Martinelli, J.C. Connolly, S.R. Forrest. Electron. Lett., 33,1462, (1997).

64. L.J. Mawst, A. Bhattacharya, M. Nesnidal, J. Lopez, D. Botez, J.A. Morris, P. Zory. Appl. Phys. Lett., 67,2901-2903 (1995).

65. Д.З Гарбузов, A.B. Овчинников, H.A. Пихтин, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, В.Б. Халфин. ФТП, 25,928 (1991).

66. Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, М.А. Иванов. ФТП, 28,1983 (1994).

67. B.S. Ryvkin, Е.А. Avrutin. J. Appl. Phys., 97,123103 (2005).

68. B.S. Ryvkin, E.A. Avrutin. J. Appl. Phys., 97,113106 (2005).

69. L.V. Asryan, N.A. Gun'ko, A.S. Polkovnikov, G.G. Zegrya, R.A. Suris, P.K. Lau and T. Makino. Semicond. Sci. Technol., 15, 1131 (2000).

70. Г.Г.Зегря, И.Ю.Соловьев. ФТП, 39, 636 (2005).

71. Е.Г. Голикова, В.А. Курешов, А.Ю. Лешко, А.В. Лютецкий, Н.А. Пихтин, Ю.А. Рябоштан, Г.А. Скрынников, И.С. Тарасов, Ж.И. Алферов. ФТП, 34, 886 (2000).

72. А.Н. Пихтин, Оптическая и квантовая электроника (М., Высшая школа, 2001).

73. Д.А. Винокуров, С.А. Зорина, В.А. Капитонов, А.В. Мурашова, Д.Н. Николаев, А.Л. Станкевич, М.А. Хомылев, В.В. Шамахов, А.Ю. Лешко, А.В. Лютецкий, Т.А. Налет, Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, Н.В. Фетисова, И.С. Тарасов. ФТП, 39,388 (2005).

74. A. Al-Muhanna, A. Mawst, L.J. Botez, D.Z. Garbuzov, R.U. Martinelli, J.C. Connolly. LEOS'97 10th Annual Meeting. Conf. Proc. IEEE, 2, 205 (1997).

75. J.G. Kim, L. Shterengas, R.U. Martinelli, G.L. Belenky, D.Z. Garbuzov, W.K. Chan. Appl. Phys. Lett., 81,3146 (2002).

76. A.A. Chelny, M.Sh. Kobyakova, P.G. Eliseev. IEEE J. Quant. Electron., 40,113 (2004).

77. Y. Nishimura. IEEE J. Quant. Electron., 9,1011 (1973).

78. B. Zee. IEEE J. Quant. Electron., 14, 727 (1978).

79. T. Hone, J. Zavadil. J. Appl. Phys., 73,7978 (1993).

80. M.P. Kesler, C.S. Harder, E.E. Latta. Appl. Phys. Lett., 59,2775 (1991).

81. Д.З. Гарбузов, А.В. Тикунов, В.Б. Халфин. ФТП, 21,1085 (1987).

82. L.A. Coldren, S.W. Corzine, Diode lasers and photonic integrated circuits (John Wiley and Sons, inc., 1995).

83. Ж.И. Алферов, Д.З. Гарбузов, С.В. Зайцев, А.Б. Нивин, A.B. Овчинников, И.С. Тарасов. ФТП, 21, 825 (1987)

84. A. Dargys and J. Kundrotas. Hand book on physical properties of Ge, Si, GaAs and InP (Vilnius, Science and Encyclopedia Publishers, 1994).

85. JI.E. Воробьев, C.H. Данилов, В.Л. Зерова, ДА. Фирсов. ФТП, 37, 604 (2003).

86. JI.E. Воробьев, C.H. Данилов, E.JI. Ивченко, М.Е. Левинштейн, Д.А. Фирсов, В.А. Шалыгин. Кинетические и оптические явления в сильных электрических полях в полупроводниковых наноструктурах (СПб., Наука, 2000).

87. З.Н. Соколова, В.Б. Халфин. ФТП, 23,1806 (1989).

88. S. Adachi. Physical properties oflll- V Semiconductor Compounds. (John Wiley & Sons, Inc., 1992).

89. N.A. Gun'ko, V.B. Khalfin, Z.N. Sokolova, G.G. Zegrya. J.Appl.Phys., 84, 547(1998).

90. L.V. Asryan, S. Luryi, R.A. Suris. IEEE J.Quant.Electron., 39,404 (2003).

91. H.A. Пихтин, C.O. Слипченко, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов. ФТП, 36, 364 (2002).

92. G. Fuchs, С. Schiedel, А. Hangleiter, V. Härle, F. Scholz. AppI.Phys.Lett., 62,396(1993).

93. Y. Zou, J. S. Osinski, P. Grodzinski, and P. D. Dapkus. Appl.Phys.Lett., 62, 175(1993).

94. Z.N. Sokolova, D.I. Gurylev, N.A. Pikhtin, I.S. Tarasov. Proc. 10th Int. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology". (St. Petersburg, Russia, June 17-21,2002) p.252.

95. Б.Л. Гельмонт, З.Н. Соколова, И.Н. Яссиевич. ФТП, 16,592 (1982).

96. N.A. Pikhtin, S.O. Slipchenko, Z.N. Sokolova, A.L. Stankevich, D.A. Vinokurov, I.S. Tarasov, Zh.I. Alferov. Electron. Lett., 40,1413 (2004).

97. P. Zory. Quantum Well Lasers. (Academic Press, 1993).