بهینه سازی بهره اپتیکی در لایه های نازک دیودهای لیزری چاه کوانتومی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

دیودهای پیشرفته لیزری از یک لایه نازک بلوری دوبعدی در حدود 10 نانومتر ساخته می شود. بهره اپتیکی در لایه های نازک برای تقویت نور خارج شده، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لایه های نازک بلوری دوبعدی باعث تغییراتی در نوارهای انرژی رسایش و ظرفیت در مقایسه با بلورهای سه بعدی می شود که نتیجه آن افزایش نرخ باز ترکیب الکترون و حفره در لایه های نازک است. سطوح انرژی زیر نوارهای تشکیل شده در نوارها با معادله ویژه ای محاسبه می شود. بر همین اساس جرم های موثر الکترون و حفره نیز در زیر نوارهای انرژی مشخص خواهد شد. معادله ویژه ای بر اساس روشهای عددی همچون روش نیوتن ساخته شده است. ساختار دیودی که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است از یک لایه نازک بلوری GaAs به ضخامت 7.5 تا 8.5 نانومتر که بین دو لایه AlGaAs که دارای سد پتانسیلی بیشتر از GaAs است در نظر گرفته شده است. محاسبات مربوط به تغییر میزان درصد آلومینیوم از 15 تا 45 انجام و نمودار آنها رسم شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که همراه تغییرات در درصد آلومینیوم میبایستی ضخامت لایه های نازک نیز بهینه سازی شود که در این کار پژوهشی ضخامت لایه نازک برابر با 8.5 نانومتر و درصد آلومینیوم در لایه نازک AlGaAs برابر 25 درصد بر اساس مدل بندی محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of optical gain by thin layers in QW diode lasers

چکیده [English]

Advanced diode laser consists of a two dimensional thin layer
which is about 10 nanometers size. Optical gain of thin layers has a great
deal of importance in light amplification. Thin layers cause a modification in
conduction and valance bands of bulk materials. · Subbands have been
computed through effective mass equations. As a result of this method,
particular effective masses are available. These specific equations are
formed by numerical methods .Studied structure in this research includes a
two dimensional thin layer of GaAs with a quantum well width from 7.5 to
8.5 nanometers, cladded by two layers of AIGaAs which has a larger band
gap. Aluminum percentage has been chosen 15 to 45 percent. Results from
this study demonstrates that quantum well width should be adjusted
according to Aluminum percentage, and the final optimized resu lt, based on
the developed optical gain model, is a thin layer of 8.5 nanometers width
cladded by a 25 percent of aluminum in AIGaAs materials.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanometer size
  • Quantum Well (QW) Diode Lasers
  • quasi-fermi levels
  • energy subbands
  • optical gain