Полупроводниковый фотолюминесцентный излучатель на основе InP XAS 1x с возбуждением излучением лазерного диода Текст научной статьи по специальности «Физика»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №9_

ФИЗИКА

УДК 621. 315. 592

Член-корреспондент АН Республики Таджикистан И.Исмаилов

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ НА

ОСНОВЕ 1пРхА81-х с возбуждением излучением лазерного диода

Физико-технический институт им. С.У.Умарова АН Республики Таджикистан

Создан полупроводниковый фотолюминесцентный излучатель с оптическим возбуждением на основе полупроводникового твёрдого раствора 1пРх As1_x (х~0.24) при возбуждении излучением лазерного диода. Длина волны в максимуме полосы излучения равна ~2.04 мкм при 300 К. Ширина полосы спонтанного излучения на половине высоты равна 1570 А. Излучатель работает как в непрерывном, так и в импульсном режиме.

Ключевые слова: излучатель - лазерный диод - полупроводник.

Полупроводниковые соединения на основе твердых растворов 1пРхЛ81-х обладают прямой структурой энергетических зон во всем интервале составов и могут быть использованы для создания полупроводниковых источников излучения инфракрасного диапазона в интервале длин волн 0.9...3.3 мкм. В полосе длин волн 1.6-2.5 мкм находятся линии поглощения паров воды, линии поглощения азотосодержащих молекул и молекул углеводородов. Такие источники излучения перспективны для экологического и технологического контроля окружающей среды [1].

Рис. 1. Схема составного резонатора. 1 - полупроводниковый кристалл, предназначенный для накачки, 2 - диэлектрическая пластинка, приклеенная к одному из зеркал резонатора диода, 3 - лазерный диод.

Задача создания источников излучения в средней ИК-области значительно упрощается, если использовать два раздельных процесса для создания активной области и источника накачки. Такое разделение легко может быть осуществлено в конструкции с оптическим возбуждением активного

Адрес для корреспонденции: Исмаилов Исроилжан. 734063, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Айни, 299/1, Физико-технический институт АНРТ. E-mail: ismail@tascampus.eastera.net

слоя (узкозонного полупроводника) внешним источником [2], в которой узкозонная и широкозонная (источник излучения) части прибора, сопряжённые с помощью оптически прозрачного „клея", не составляют единой монокристаллической структуры и поэтому могут быть изготовлены независимо друг от друга. Широкозонный возбуждающий источник, например, светодиод или инжекционный лазер может быть сопряжён с узкозонным полупроводником посредством диэлектрической пластинки пентофосфата неодима с показателем преломления (п=1.65) [3], при этом в структурах с узкозонной частью на основе InP As в геометрии „на просвет" удается достичь интенсивной фотолюминесценции (ФЛ) с выходной мощностью, близкой к мощности светодиодов на основе AШBV [2].

Задача состоит в увеличении доли излучения, выходящего из диода, путём оптического согласования параметра промежуточной диэлектрической пластинки между излучающей поверхностью светодиода и кристаллом накачки. При этом диэлектрическая пластина окажет просветляющее действие. Провёденные расчёты показали, что при использовании диэлектрической пластинки с коэффициентом преломления п=1.6 внешний квантовый выход излучения светодиода можно увеличить на 35-40% (рис.2). Основная задача промежуточного слоя состоит в создании среды с высоким показателем преломления и в соответствующем увеличении коэффициента вывода света из кристалла лазерного диода.

ч» А

ю -

Рис. 2. Доля излучения, генерируемого GaAs (п1=3.3), которая после первого падения на границу проходит через плоскую поверхность в среду с меньшим показателем преломления (п2).

Длина волны спонтанного излучения в максимуме полосы ФЛ арсенида-фосфида индия с молярной долей фосфида индия 0.24 равна ~ 2.04 мкм. Ширина полосы ФЛ на половине высоты рав-на~1570 А при 300 К. Большая ширина полосы спонтанного излучения твёрдого раствора InPAs связана, по-видимому, с неоднородностью состава соединения. Кристаллы этого соединения были получены методом двухтемпературного последовательного синтеза в сочетании с направленной кристаллизацией. Выращенные кристаллы имели мелкозернистую поликристаллическую структуру и следующие электрические параметры: концентрация примеси (8.8-9.2) 1017 см-3 , подвижность ц=3550 см2/В.с, удельное сопротивление р=210-4 ом.см при 300К. Кристаллы в прцессе выращивания легировались теллуром.

Доклады Академии наук Республики Таджикистан

2013, том 56, №9

Образцы твёрдого раствора 1пРЛ8 изготавливались с помощью механической полировки с двух сторон до толщины меньше 30 мкм. На одну из поверхностей зеркала резонатора Фабри-Перо лазерного диода с помощью эпоксидной смолы приклеивались пластинки пентофосфата неодима и твёрдого раствора 1пРЛ8.

Состав был определен по параметрам решетки, а ширина запретной зоны Eg из измерений спектров фотолюминесценции при 77 и 300 К [4], Eg=А+Вх+Сх2 , где А=0,421; В=0.714; С=0.281 при 77 К.

1,9 2,0 2,1 22

Рис 3. Спектр фотолюминесценции поликристаллической пластинки InPxAsi_x при токе через GaAs -диод: кривая 1 - 300 мА, 2 - 500 мА, (щель 0.4 мм), 3 - 500 мА (щель-0.2 мм), 4 - 20 А (ток импульсный),

щель 0.8 мм.

Поступило 18.07. 2013 г.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Попов А.А., Шерстнев В.В., Яковлев Ю.П. - Письма в ЖТФ, 1997, т.23, №20, с.19-25.

2. Айдаралиев М., Зотова Н.В., Карандашев С. и др. - ФТП, 2002, т.36, в.7, с. 881-884.

3. Исмаилов И. - Халиков Б., Квантовая электроника, 1978, т. 5, №4, с. 931-934.

4. Antypas G. A., Yep T.O. - J.Appl. Phys. 1971, т. 42, № 8, pp. 3201-3204.

И.Исмаилов

АФКАНАНДАИ НИМНОЦИЛАИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТЙ ДАР АСОСИ InPxAsi-x БА ЁРИИ БАРАНГЕЗИШИИ НУР^ОИ ДИОДИ ЛАЗЕРЙ

Институти физикаю техникаи ба номи С.У.Умарови Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Афканандаи фотолюминесцентии нимнокилй дар асоси махлули сахт InPx Asi-x (x~0,24) ба ёрии барангезиши нурхои диоди лазерй ихтироъ карда шудааст. Дарозии мав^и нурхои спонтани дар максимуми минтака ба ~2,04 мкм дар харорати 300 К баробар аст. Пахамии мин-такаи нурхои спонтани дар ним аз максимум 1570 Ä баробар аст. Афкананда чи дар режими импулси,чи дар режими доими кор мекунад. Калимахои калиди: афкананда - диоди лазери - нимнокила.

I.Ismailov

PHOTOLUMINECSENSE RADIATION SOURCE ON THE BASE SEMICONDUCTOR InPXAs1-X BY EXITEMENT RADIATION OF LASER DIODE

S.U. Umarov Physical-Technical Institute, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan Photoluminescence radiation source on the base semiconductor solidity solution InPxAs1-x (x«0.24) by excitement radiation of laser diode was created. Length of wave on the maximum of stripe equal=2.04 mkm at 300 K.

Width of stripe spontaneous radiation on the half height equal 1570 Â. Radiation source action how continuous regime, both impuls regime. Keywords: radiation source - laser diode - semiconductor.