Введение.
С целью проверки возможности управления спектром излучения лазерных диодов с помощью одноосных деформаций в последнее время в нашей лаборатории были проведены исследования влияния одноосного сжатия на электролюминесценцию гетероструктур с встроенной квантовой ямой GaAsyP1-y. Основное внимание уделялось изучению смещения длины волны излучения и его интенсивности при сжатии в различных кристаллографических направлениях, определению барических коэффициентов, проблеме деградации излучающего элемента при многократных циклах нагрузки.
Спектры электролюминесценции изучались при температуре Т = 77 К, токах через структуры до 30 мА и нагрузках до Р = 5 кбар вдоль направлений [1-10] и [110] [1, 2, new1, new2]. Согласно этим данным, независимо от направления сжатия под нагрузкой наблюдалось существенное, до 100% и более, увеличение интенсивности электролюминесценции, а максимум излучения, наблюдаемый вблизи 753 нм при P = 0 и T = 77 K, смещался более коротких длин волн. Сдвиг максимума был полностью обратим и соответствовал росту энергии фотонов примерно на 20 - 25 мэВ при P = 4 кбар, что, как было показано расчетами [1, 2], связано с увеличением энергетической щели в квантовой яме GaAs0.84P0.16 под нагрузкой.
Вопрос о механизме роста интенсивности электролюминесценции был решен позднее в работах [new1, new2], где также было показано, что при одноосном сжатии должна существенно меняться поляризация излучения. Учитывая важность управления поляризацией излучения для спектроскопии, представляло интерес исследовать насколько эффективно можно воздействовать на поляризацию и другие параметры излучения в этих структурах, если осуществлять сжатие вдоль других кристаллографических направлений, чему и посвящена настоящая работа.
Список используемой литературы
[1] I V. Berman, E.V.Bogdanov, H. Kissel, N.Ya.Minina,S.S. Shirokov, A.E.Yunovich Electroluminescence in quantum well heterostructures p-AlxGa1-xAs/GaAs1-yPy/n-AlxGa1-xAs under uniaxial stress. Phys.stat. sol. (b), 2009, v.246, N3, pp.522-526
[2] N.Y.Minina, E.V.Bogdanov, H. Kissel, ,S.S. Shirokov, A.E.Yunovich Uniaxal compression influence on electroluminescence spectra in p-AlxGa1-xAs/GaAs1-yPy/n-AlxGa1-xAs heterostructures, HPR Vol.28, No. 4, 2008, 559-563
[new1] Bogdanov E.V., Marintsev P.S., Minina N.Ya., Mironov D.E. Energy shifts of heavy and light holes and electroluminescence intensity increase in p-AlxGa1-xAs/GaAs1-yPy/n-AlxGa1-xAs laser diode heterostructure under uniaxial compression. – Mold. Journ. Phys. Sciences. – 2011. – V.10, N1, P.109-114.
[new2] Bogdanov E.V., Minina N.Ya., Tomm J.W., Kissel H. Effect of uniaxial stress on electroluminescence, valence band modification, optical gain and polarization modes in tensile strained p-AlGaAs/GaAsP/n-AlGaAs laser diode structures: Numerical calculations and experimental results. – J. Appl. Phys. 2012, v. 112, N 9, pp.093113-1-093113-10.
[3] Зветло О. “Принципы лазеров”, изд.3, Москва, “Мир”, 1990
[4] Елисеев П.Г.“Инжекционные лазеры на гетеропереходах” - Квантовая электроника, 1972, №6(12)
[5] Наний О. Е. Оптические передатчики. - Lightwave Russian Edition, 2003, № 2, с. 48.
[6] Алферов Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепция и применения в физике, электронике и технологии. УФН 172, №9, 2002
[7] Kirstaedter N.; Ledentsov N.N.; Grundmann M.; Bimberg D.; Ustinov V.M.; Ruvimov S.S.; Maximov M.V Low threshold, large To injection laser emission from (InGa)As quantum dots. Electronics Letters 30, 1416 – 1417 (1994)
[8] Пилкун М., Инжекционные лазеры. УФН, 1969, т.98, в.6.
[new3] Богданов Е.В., Брандт Н.Б., Минина Н.Я., Широков С.С., Юнович А.Э. Спектры излучения диодов p-AlGaAs/GaAsP/n-AlGaAs при одноосном сжатии. - Вестник Московского университета. Сер.3. Физика. Астрономия. -2010. – N5 – С.65-69.
[15] W. Trzeciakowski, A. Bercha, F. Dybala, R. Bohdan, P. Adamiec, O. Mariani Pressure and temperature tuning of laser diodes. Phys. stat. sol. (b), vol. 244, №1, 2007, 179-186
[17] Орел А.Б. Дипломная работа. М.:МГУ, Физический факультет, 2008
[18] В.Н. Кравченко, Н.Я, Минина, А.М. Савин, О.П. Хансен. Пьезоэлектрический эффект и долговременные релаксации сопротивления, индуцированные одноосным сжатием, в гетероструктурах p-GaAs/AlхGa{1-x}As ЖЭТФ 118, 1443 (2000).
[21] Шуберт Ф.Е. Светодиоды. М.:МГУ, Физматлит, 2008
[new 4] Hong S-C., Kothiyal G.P., Debbar N. et al. // Phys. Rev. B. 1988. 37, N 2. P. 878.
[new5] F. Agahi, A. Baliga, K. M. Lau, and N. G. Anderson, Solid State Electron. 41, 647 (1997).
[new6] H. Tanaka, Electronics Lett. 29, 1611 (1993).
[new7] M. Levy, Y. Berk, and Y. Karni, Proc. SPIE 6104, 61040B (2009).
[22] Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. – М.Наука, 1972
[23] Luttinger J.M., Kohn W. Motion of electrons and holes in perturbed periodic fields. Physical Rev. 1955, vol 97, no 4, p. 869-883
[24] Kolokolov K.I., Savin A.M., Beneslavski S.D., Minina N.Ya., Hansen O.P. Stress induced anisotropy of Fermi surface in p-AlGa/AlGaAs quantum wells. – Energy spectrum and topology evolution of Fermi surface of 2D holes in GaAs/Al0.5Ga0.5As heterostructures under uniaxial compression. Theory and experiment. - Phys. Rev. B 1999, v.59, p. 7537-7545.
[25] Broido D. A., Sham L. J. Effective masses of holes at GaAs-AlGaAs heterojunctions. - Physical Rev. B. 1985, vol 31, no 2, p. 888-892.
[27] M.Levinstein, S.Rumyantsev, and M.Shur (eds.), Ternary and Quaternary III-V Compounds, Handbook Series on Semiconductor Parameters, Vol. 2 (World Scientific, London, 1999).
[28] I.Vurgaftman and J.R. Meyer Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys. Jornal Appl. Phys. 89. No.11 (2001)p 5815-5875
[new 8] Platero G., Altarelli M. Electronic structure of superlattices and quantum wells under uniaxial stress. – Phys. Rev. B, 1987, vol.36, no.12, p.6591-6595.
[32] R.J. Warburton, C. Gauer, A. Wixforth, J.P. Kotthaus, B. Brar, H. Kroemer Intersubband resonances in InAs/AlSb quantum wells: Selection rules, matrix elements, and the depolarization field. Phys.rev. B 53, 7903 (1998).
[26] Kolokolov K.I., Beneslavki S.D, Minina N.Ya., Savin A.M. Far-infrared intersubband absorption in p-type GaAs/AlxGa1-xAs single heterojunctions under uniaxial compression. - Phys. Rev. B 2001, v.63, pp. 195308-1-195308-6.
[new9] S. L. Chuang, Physics of Optoelectronic Devices (Wiley, New York, 1995).
[new 9] D. C. Larrabee, G. A. Khodaparast, J. Kono, K. Ueda, Y. Nakajima, M. Nakai, S. Sasa, M. Inoue, K. I. Kolokolov, J. Li, C. Z. Ning, Temperature dependence of intersubband transitions in InAs/AlSb quantum wells, Appl. Phys. Lett. 83, no.19, 3936-3938 (2003)