Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Тарасов Илья Сергеевич

Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе
<
Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Тарасов Илья Сергеевич. Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе : ил РГБ ОД 61:85-1/232

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Люминесцентные свойства лазеров на основе гетероструктур InGaAsP/lnP

1.1. Краткая характеристика системы твердых растворов InGaAsP изопериодических с 1пР н

1.2. Методы получения гетероструктур InGaAsP/lnP 12

1.3. Легирование твердых растворов InGaAsP и 1пР )$

1.4. Деформации в гетероструктурах InGaAsP/lnP \7

1.5. Люминесцентные свойства гетеролазеров в системе InGaAsP/lnP 23

1.5.1. Лазеры с широким контактом 6

1.5.1.1. Спектральный состав излучения, ближнее поле, дифференциальная квантовая эффективность и поляризация излучения 26

1.5.1.2. Пороговая плотность тока 2.9

1.5.1.3. Распределение интенсивности излучения в дальней зоне 33

1.5.2. Полосковые гетеролазеры в системе InGaAsP/lnP 35

1.5.2.1. Спектральный состав излучения 37

1.5.2.2. Пороговые токи 38

1.5.2.3. Ватт-амперные характеристики и дифференциальная квантовая эффективность ^2

1.5.2.4. Распределение интенсивности излучения в ближней и дальней зоне 44

1.6. Температурная зависимость пороговой плотности тока 46"

1.7. Срок службы полосковых гетеролазеров ЦО

1.8. Выводы 51

ГЛАВА 2. Методики изготовления и исследования люминесцентных свойств гетеролазеров 53

2.1. Методики изготовления гетероструктур 53

2.2. Методики изготовления гетеролазеров 55

2.2.1. Методика изготовления гетеролазеров с широким контактом 55

2.2.2. Методика изготовления полосковых гетеролазеров с использованием имплантационной техники 56

2.2.3. Методика изготовления полосковых гетеролазеров с использованием гибридной технологии 57

2.2.4. Методика изготовления мезаполосковых гетеролазеров 5&

2.3. Методика исследования спектров люминесценции 59

2.4. Методика определения спектральных зависимостей степени линейной поляризации 63

2.5. Методики определения внешнего квантового выхода 66

2.6. Методика исследования ватт-амперных характеристик гетеролазеров 67

2.7. Методики исследования распределения интенсивности излучения в дальней и ближней зоне 69

ГЛАВА 3. Разработка оптического метода определений несоответствия параметров решетки деформаций и упругих напряжений в излучающих гетероструктурах InGaAsP/InP 70

3.1. Поляризация люминесценции как метод исследования НИР, деформаций и упругих напряжений в гетероструктурах InCaAsP/InP 71

3.1.1. Поляризация люминесценции обусловленная деформацией 71

3.1.2. Расчет спектральной зависимости степени линейной поляризации люминесценции в материале п~ типа проводимости 73

3.1.2. Аналитическая связь между НИР, деформациями, упругими напряжениями и энергетическим расщеплением зон 71

3.1.4. Определение констант деформационного потенциала в фосфиде индия п- и р- типа проводимости

3.2. Экспериментальное определение ДО. , и & в гетероструктурах InGaAsP/IriP по СЗСЛП фото- и электролюминесценции A3

3.3. Температурная зависимость А.а, Є и ^ в ДТС InGaAsP/InP 93

3.4. Влияние состава жидкой фазы, температуры роста и легирующей примеси на НПР и упругие напряжения 96

3.5. Исследование влияния НПР на пороговую плотность тока, дифференциальную квантовую эффективность, квантовый выход и на вольт-амперные характеристики лазеров 93

3.6. Выводы 102

ГЛАВА 4. Исследование излучатеяышх характеристик гетеро-лазеров InGaAsP/InP

4.1. Гетеролазеры с широким контактом IQ^i

4.1.1. Пороговая плотность тока, дифференциальная квантовая эффективность и квантовый выход излучения в зависимости от положения р-п перехода в ДТС

4.1.2. Спектральный состав излучения и ватт-амперные характеристики

4.1.3. Распределение интенсивности излучения в ближней и дальней зонах

4.1.4. Температурная зависимость пороговой плотности тока 117

4.2. Полосковые гетеролазеры lift

4.2.1. Исследование влияния режимов имплантации на порого вые характеристики лазеров 12Q

4.2.1.1. Зависимость порогового тока от ширины полоскового контакта (26

4.2.1.2. Спектральный состав излучения и ватт-амперные характеристики |2&

4.2.1.3. Распределение интенсивности излучения в дальней и ближней зонах 13D

4.2.2. Зарощенные мезаполосковые гетеролазеры (х = 1,3 и 1,55 мкм) 132

4.2.2.1. Спектральный состав излучения, ватт-амперные характеристики и дифференциальная квантовая эффективность зарощенных мезалолосковых гетеролазеров 136

4.2.2.2. Распределение интенсивности излучения в дальней и ближней зонах 137

4.2.3. Излучателыше характеристики мезалолосковых гетеролазеров (Х а? 1,3 и 1,55 мкм) 133

4.2.4. Температурная зависимость порогового тока лазеров полосковых конструкций №3

4.2.5. Применение полосковых имплантационных лазеров в макете волоконно-оптической линии связи 145

4.3. Выводы й8

Заключение (51

Литература

Введение к работе

Основы полупроводниковой оптоэлектроники были заложены в начале 60-х годов созданием спонтанных [63ГІ] , а затем когерентных источников [62X1] излучения. Следующим этапом в развитии полупроводниковой оптоэлектроники было применение р-п гетеропереходов, позволившее получить непрерывный режим генерации инжекционного гетеролазера при комнатной температуре [70AI]. Перспективность и преимущества использования р-п гетеропереходов перед гомоперехо-дами для получения излучателей и других полупроводниковых приборов было убедительно продемонстрировано Ж.И.Алферовым с сотрудниками на примере системы A6GaAs/CaAs в ФТИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР. На основе таких гетероструктур был создан ряд новых приборов оптоэлектроники и усовершенствованы известные приборы, которые создавались на основе гомопереходов [V7A2]. Полупроводниковый инжекционный лазер,созданный на основе р-п гетероперехода, работающий при комнатной температуре,является базовым элементом полупроводниковой оптоэлектроники и остается вне конкуренции в областях применений, требующих миниатюрности, экономичности, без-инерционности и исключающих принудительное охлаждение активного элемента.

Широкое применение первые гетеролазеры на основе системы ACaAs/CaAs нашли в системах волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), действующих на длине волны А = 0,8 * 0,9 мкм. В последнее время успехи в технологии стекловолокна потребовали создания источников излучения для диапазона я = 1,1 * 1,7 мкм, на который приходятся минимальные оптические потери и нулевая дисперсия в стекловолокне [75PI, 79MI] . Излучатели для этого диапазона могут быть изготовлены на основе системы твердых растворов InGaAsP, совпадающих по параметру решетки с подложкой IriP. Постоянство параметра решетки в твердых растворах InGaAsP достигается на основе принципа изопериодического замещения [ПАЇ], позволяющего создавать гетероструктуры с полным совпадением параметров решеток.

К моменту начала выполнения настоящей работы (1978 г.) в литературе были лишь отрывочные сведения о люминесцентных свойствах гетероструктур InGaAsP/InP. Отсутствовали такие важные сведения как влияние несоответствия параметров решетки (НПР) и локализации р-п перехода в гетероструктуре на излучательные характеристики лазеров. Не было методики исследования упругих деформаций и напряжений в готовых лазерах, которая очень важна для прогнозирования их срока службы. Не ясен был вопрос создания одночастотных лазеров непрерывного действия при комнатной температуре. Поэтому решение этих задач и ряда других, полученных в данной работе позволяют считать её актуальной как с научной, так и практической точек зрения.

Поэтому основной целью данной работы было следующее.

Исследование излучательных характеристик двойных гетероструктур (ДГС) InGaAsP/IriP для разработки технологии изготовления низкопороговых лазеров с широким контактом и лазеров полосковых конструкций непрерывного действия на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм при комнатной температуре, пригодных для использования в системах волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Достижение поставленной цели распадалось на решение следующих основных задач:

Разработка оптического метода определения несоответствия параметров решетки (НПР), упругих деформаций и напряжений по люминесценции гетероструктур InGaAsP/InP.

Исследование излучательных характеристик лазерных ДГС InGaAsP/InP с Л- 1,3 и 1,55 мкм с целью оптимизации величины НПР и локализации р-п перехода по отношению к гетерогранице.

3. Исследование излучательных характеристик полосковых лазеров различных конструкций с целью разработки технологии изготовления одномодовых низкопороговых лазеров непрерывного действия при комнатной температуре, пригодных для систем ВОЛС.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения.

Первая глава посвящена обзору литературных данных. Б ней дана краткая характеристика системы твердых растворов InGaAsP, описан принцип изопериодического замещения и методики получения гетероструктур в системе InGaAsP/lnP. Рассмотрены свойства упруго деформированных кубических кристаллов и гетероструктур, электролюминесцентные свойства гетеролазеров с широким и полосковыми контактами в системе InGaAsP/lnP. Дана характеристика основных конструкций полосковых лазеров, их свойств и параметров.

Во второй главе описываются методики,которые были разработаны или использовались при выполнении данной работы.

В третьей главе рассмотрены поляризационные свойства реком-бинационного излучения гетероструктур InGaAsP/lnP, упруго деформированных из-за несоответствия параметров решеток контактирующих материалов. Предг-вложен и реализован метод определения упругих напряжений,деформаций и величин НИР по спектральным зависимостям степени линейной поляризации люминесценции. Приведены результаты исследований упругих напряжений, деформаций и НПР в ге-тероструктурах InGaAsP/lnP. Рассмотрено влияние величин НПР на пороговую плотность тока и электрические свойства гетеролазеров с широким контактом.

В четвертой главе исследовано влияние положения р-п перехода в гетероструктуре на пороговую плотность тока, квантовый выход и дифференциальную квантовую эффективность гетеролазеров с широким контактом. Исследованы излучательные характеристики гетеролазеров с широким контактом и полосковых лазеров, полученных имплантацией ионов кислорода, мезаполосковых, мезалолосковых зарощенных. Обоснован выбор оптимального варианта полоскового лазера, обеспечивающего одномодовый непрерывный режим генерации при комнатной температуре. Рассмотрено практическое применение таких лазеров в макете БСШС.

Основные положения, выносимые на защиту:

Поляризация люминесценции излучения гетероструктур InGaAsP/InP,обусловленная упругой деформацией,позволяет определять в них величину НПР, упругих деформаций и напряжений по фотолюминесценции и электролюминесценции готовых излучающих приборов.

Для получения низкопороговых лазерных ДТС InGaAsp/IriP с максимальной дифференциальной квантовой эффективностью необходимо выполнить условие совпадения НПР при температуре эпитаксии (ТЭ~650С), тогда при комнатной температуре в таких ДТС за счет разницы в коэффициентах термического расширения (КТР) 1пР и InGaAsP НПР составляет -0,05$ для h « 1,3 мкм и -0,1$ для А^

1,55 мкм.

Локализация р-п перехода в лазерных ДТС InGaAsP/InP оказывает сильное влияние на?ПОр и цл . Минимальными дпор и максимальной tyA. обладают структуры у которых р-п переход и гетерогра-ница совпадают. Для совмещения р-п перехода и гетерограницы необходимо после узкозонной активной области наращивать промежуточный слой нелегированного широкозонного эмиттера п- типа, а затем слой р- типа.

Исследование излучательных характеристик ДТС InGaAsP/InP позволило оптимизировать технологические условия получения лазеров сС7 ._ = 1,0 - 1,5 кА/см2 как для Л- 1,3 , так и 1,55 мкм - Ю - при 300К.

Для достижения непрерывного режима генерации при комнатной температуре разработаны конструкции полосковых лазеров: имплантационные, мезаполосковые и мезаполосковые зарощенные. При разработке имплантационных полосковых лазеров установлено, что твердые растворы InGaAsP и ІпР обладают более высокой радиационной стойкостью, чем AGaAs/GaAs. Технологически наиболее простой конструкцией является мезаполосковая.

В мезаполосковых лазерах получена одномодовая генерация в непрерывном режиме при комнатной температуре с 1пор = 15 мА. Мощность излучения в непрерывном одномодовом режиме генерации при линейной ваттамперной характеристике составляла 15 мВт при 1пор*

7. На основании исследования макета многоканальной дуплекс ной ВОЛС показано, что имплантационные полосковые гетеролазеры сД*1,3 мкм позволяют получить энергетический потенциал ВОЛС

50 дБ и осуществить передачу информации на расстояние 10 км.

Работа выполнена в лаборатории контактных явлений в полупроводниках Ордена Ленина Физико-технического института им.А.Ф. Иоффе АН СССР. - II -

Люминесцентные свойства гетеролазеров в системе InGaAsP/lnP

Величина - р характеризует пластическую деформацию эпитак-сиального слоя, а величина - - при условии - -- 0 упругую. Появление пластической деформации - Ф- 0 предполагает наличие дислокаций несоответствия (Щ.) в эпитаксиальном слое, возникновение которых определяется критической толщиной слоя (о/к ) и НПР.[8ІНі]. Иначе говоря, существует некоторая толщина слоя d для данного НПР при которой возникают ДН [8IHl] .

Для прямых измерений величин &d± и hd„ в настоящее время широко используются рентгеновские методы: с помощью двухкристаль-ного рентгеновского дифрактометра [80H2J , и метод широко расходящегося пучка рентгеновских лучей [80Б2]. В их основе лежит условие Вульфа-Брега для обратно отраженных рентгеновских лучей, в котором межплоскостное расстояние (d) , порядок спектра (к)t длина волны рентгеновского излучения (Л/ и угол его отражения (Q) связаны следующим соотношением: 2dSin& М . (l - 4J Определяя угол $;для решеток каждого слоя гетероструктуры можно рассчитать относительное НПР двух слоев; - $ = -АО; СЦ 9С . & - 5j

Привлекателен оптический метод определения деформаций в ге-тероструктурах,описаний авторами [75ВІ]. Его суть заключается в следующем. При одноосной деформации кубического кристалла частично снимается вырождение вершины валентной зоны и мелкого акцепторного уровня [72БІ] . Валентная зона расщепляется на подзону легких и тяжелых дырок, а мелкий акцепторный уровень на два кра-мерсово сопряженных дублета. При этом величина энергетического расщепления для мелкого акцепторного уровня & связана с относительной деформацией следующим соотношением [72БІ]: где 2 - сдвиговая константа деформационного потенциала. Величина энергетического расщепления может быть определена из спектральной зависимости степени линейной поляризации (СЗСШ) люминесценции. Аналитическое выражение которой имеет следующий вид [75BI] . где If - линейная комбинация медленно меняющихся функций в представлении волновой функции дырки в методе эффективных масс, НУ -энергия фотона.

Спектральная зависимость степени линейной поляризации в деформированном кристалле возникает по следующим причинам. В единичном акте рекомбинации электрона с легкой или тяжелой дыркой возникает излучение определенной поляризации. Причем в акте анигиляции электрона с легкой дыркой излучение поляризовано перпендикулярно плоскости р-п перехода, а с участием тяжелой дырки в плоскости р-п перехода f72Щ?. В недеформированном кристалле в результате усреднения суммарное излучение не обладает поляризацией. Энергетическое распределение легких и тяжелых дырок, изменяет правила отбора и вносит относительный сдвиг плотности, состояний легких и тяжелых дырок. Это приводит к возникновению спектральной зависимости степени линейной поляризации. Из анализа экспериментальной зависимости СЗСЛП и выражения(1-7) определялась величина энергетического расщепления. Это позволяло рассчитать величину относительной деформации.

Предложенный в [,75Ві] метод был развит в данной работе для определения упругих напряжений и величин несоответствия параметров решеток в гетероструктурах InGaAsP/InP.

В ряде работ [79ПІ, 8IHI, 8ICI, 8IMI, 78AI] были предприняты попытки установить связь между величинами НИР и физико-техни-логическими свойствами гетероструктур. Так в [79ПІ] установлено, что морфология поверхности эпитаксиального слоя коррелирует с величиной ШР: чем больше НПР тем хуже морфология. В [8IHlJ исследовалось влияние НПР и толщины эпитаксиальных слоев на возникновение ДН (рис.3). Из рисунка видно, что слои без ДН получаются при отрицательной величине НПР. Дело в том, что ДН гораздо легче генерируются при более высоких температурах, чем при комнатной [8ІЩ]. Поэтому, что бы слои были без ДН необходимо совпадение параметров решеток при температуре эпитаксии. При комнатной температуре такие слои, из-за различия в коэффициентах термического расширения [8IE5J,будут упруго деформированны.

В работе [8ICl] исследовалось влияние НПР на концентрацию глубоких центров в твердых растворах IHQ Ga 23 0 35 0 65 Концентрация глубоких центров в твердых растворах определялась методом емкостной спектроскопии, а НПР рентгеновским методом» В слоях были обнаружены глубокие центры с энергией ионизации Ес = 0,67 эВ и 0,6 эВ, минимальная концентрация которых при ----- = О составляла величину NT = 10 см""3. С ростом НПР наблюдалось увеличение концентрации глубоких центров и при -4Я =о,2$ она ТС о была 10 см .

Методики изготовления гетеролазеров

Поляризация люминесценции обусловленная деформацией

С целью получения низкопороговых высокоэффективных гетеролазеров изготавливались и исследовались К -р-Р и [\f-n-P двойные гетероструктуры. Для создания ДТС InGaAsP/lnP использовались две модификации жидкофазной эпитаксии аналогичные описанным в 2.1 (рис. 13) . Предпочтение отдавалось изотермическому наращиванию, которое позволяло избежать градиентов состава и несоответствия параметров решетки по толщине слоев [79ФІ, 80К2], а также давало возможность многократно использовать один и тот же раствор-расплав InGaAsP.

ДТС создавались в одном технологическом процессе посредством осаждения широкозонного эмиттера N -ІпР , п (р) - активной области Е аг 0,95 эВ и 0,80 эВ , Р - эмиттера ІпР в случае активной области с Eg а 0,95 эВ и ТР InGaAsP с Eg«1,2 эВ,в случае активной области с Е# аг 0,80 эВ на подложках фосфида индия п-типа с кристаллографической ориентацией [001]. Слои п-типа преднамеренно не легировались, а для создания р-областей использовался в качестве акцепторной примеси магний [8IMI, 77Al] . Магний был выбран из-за меньших, чем у традиционно используемого цинка, парь, циального давления [8Ш] и коэффициента диффузии [8IKI] . В случае \1 -п-Р гетероструктуры для получения полного совмещения р-п перехода и гетерограницы после п-активной области наращивался N -промежуточный слой, а затем Р-эмиттер.

Контроль состава твердой фазы эпитаксиальных слоев ДТС проводился с помощью рентгеноспектрального локального анализа на установке "СомеВах"; точность определения составляла (2 - 3]% по - 56 Ga, In и As и (4 - 7)% по P относительно измеряемых величин концентарции.

Положение р-п перехода в ДГС определялось на рентгеновском микроанализаторе ЭХА-5 путем совмещения картины тока индуцированного электронным зондом и распределения концентрации As и Ga по толщине гетероструктуры.

Для измерения толщин эпитаксиальных слоев и выявления гете-рограниц скол гетероструктуры протравливался в смеси Sfl SO ) + + (%02) + (%0), в течение 10 - 15 сек., либо в смеси 25 К3Ге(СМ6)н + 2,5 КОН + 50 HgO в течение 2-3 минут. Из-за разности в скоростях травления различных твердых растворов на гетерограницах выявлялись ступеньки, по которым на сколе гетероструктуры с помощью электронно-растрового микроскопа CSM-50A или микроскопа МШ-ІІ определялись толщины эпитаксиальных слоев.

Полученные ДГС утоньшались со стороны подложки химико дина-мической полировкой до 70 - 100 мкм. Затем гетероструктура снабжалась омическими контактами Аи-Те к п-типу и Аи-Zn к р- типу посредством вакуумного напыления и последующего вжигания в атмосфере водорода при 450С. После этого пластина раскалывалась на полоски шириной 200 - 350 мкм, которые разрезались на станке проволочной резки на образцы шириной 150 - 250 мкм. Отдельные гете-ролазеры с широким контактом монтировались на медный теплоотвод и к ним припаивались токоподводящие проводники [77AI].

Из двойных гетероструктур изготавливались полосковые гетеро-лазеры по методике, основанной на использовании имплантации высо-коэнергетичных ионов кислорода. В качестве ускорителя ионов кис - 57 лорода применялся циклотрон ФТИ им.А.Ф.Иоффе. Циклотрон эксплуатировался в режиме ускорения на третьей субгармонике высокочастотного генератора. Типичные энергии ионов лежали в пределах 1,3 -11,0 МэВ. Энергия определялась с помощью поверхностно-барьерных кремниевых детекторов с точностью (2 - 3)%. Ахромотичность пучка ионов составляла 1% от наиболее вероятной энергии. Для получения равномерного облучения всей площади мишени применялась система сканирования по двум координатам, что обеспечивало неоднородность дозы облучения по пластине мишени 20$. Доза облучения контроли т? ровалась по ионному току и времени облучения и составляла 10 10 ион/см2. Угловая расходимость пучка была 0,5 и определялась геометрией ионопровода [83P3J.

Перед имплантацией гетероструктуры крепились на массивном латунном держателе посредством пайки индием. Для получения тонких токопроводящих полосков ДГС маскировались с помощью сетки из проволоки диаметром 7-50 мкм. При этом, для получения в полоско-вых лазерах резонаторов типа Фабри-Перо, проволоки сеток ориентировались перпендикулярно сколу ДГС. После этого держатель помещался в ионопровод, последний герметизировался и проводилась имплантация. Незащищенные области ДГС после имплантации преобретали высокоомные свойства [73ДІ] . Имплантированная ДГС разделялась на отдельные образцы полос-ковых гетеролазеров, которые монтировались на теплоотвод аналогично гетеролазерам с широким контактом 2.2.1.

Пороговая плотность тока, дифференциальная квантовая эффективность и квантовый выход излучения в зависимости от положения р-п перехода в ДТС

Для снятия распределения интенсивности излучения в дальней зоне использовался гониометр, на поворотном столике которого закреплялся исследуемый образец. Крепление образца предусматривало возможность измерения распределения интенсивности излучения в дальней зоне в плоскостях, параллельной и перпендикулярной плоскости р-п перехода. Между образцом и фотодиодом при необходимости можно было поместить диафрагмы, светофильтры и поляроиды. Также была предусмотрена возможность снятия спектрального распределения интенсивности излучения в дальней зоне, в этом случае оптический путь от образца к фотодиоду проходил через монохроматор. Регистрация распределения интенсивности излучения в дальней зоне была аналогична системе регистрации в установке для исследования спектров (2.3), только по оси абсцисс откладывался угол поворота нормали резонаторнои грани гетеролазера.

Исследование распределения интенсивности излучения в ближней зоне гетеролазера распределение интенсивности излучения на поверхности резонаторнои грани осуществлялось на установке, позволяющей перемещать диафрагмированный фотодиод в плоскости увеличенного изображения резонаторнои грани гетеролазера. Увеличенное изображение резонаторнои грани получали с помощью микрообъектива с девятикратным увеличением. Фотодиод диафрагмировали с помощью спектрометрической щели. Перемещение фотодиода осуществлялось червячным механизмом, синхронизированным с разверткой самописца 0(04-003) в системе регистрации излучения аналогичной системе регистрации в установке для исследования спектров ЭЛ (2.3).

В данной главе представлены результаты разработки метода определения НПР, деформаций и напряжений в ДГС InGaAsP/lnP и исследований поляризационных свойств рекомбинационного излучения ДГС при однородной внешней и внутренней деформации.

Исследованы особенности поляризации люминесценции в материалах п- и р- типа проводимости. Получены аналитические выражения для упругих напряжений [6) , деформаций (б) , величин несоответствия параметров решеток (НПР) (да) и спектральных зависимостей степени линейной поляризации (СЗСЛП) (Лг) . Показана идентичность результатов измерений СЗСЛП ФЛ и ЭЛ. Рассмотрены особенности измерения СЗСЛП ЭЛ. Предложен метод определения да , и Є в гетероструктурах по СЗСЛП ФЛ и ЭЛ. Проиллюстрированы возможности метода СЗСЛП ФЛ и ЭЛ для определения да ,6" и Є в гетероструктурах InGaAsP/lnP. Определены константы деформационного потенциала , d , V и сР в материалах р- и п- типа проводимости. Показано хорошее согласие результатов измерений, полученных методом СЗСЛП и с помощью рентгеновских методов.

В общем случае в одноосно деформированном кристалле происходит пропорциональное деформации анизотропное шещение узлов кристаллической решетки и его группа симметрии понижается. Снижение группы симметрии кристалла приводит к частичному или полному снятию вырождения энергетического спектра [73БІ], В кубических кристаллах типа IriP и твердых растворах InGaAsP вершина валентной, зоны соответствует представлению I?" или 17, обусловленному спинор-битальным взаимодействием. Частичное снятие вырождения в энергетическом спектре таких кристаллов сводится к тому, что четырехкратно вырожденное основное состояние валентной зоны расщепляется на два двухкратно вырожденных состояния, причем одному из них соответствуют проекции полного момента количества движения на ось деформации mj = ± - - , а второму ПІІ =" " При сжатии кристалла ближе к дну зоны проводимости находится состояние с энергией Е + у- (подзона легких дырок), а при растяжении Е - --(подзона тяжелых дырок). Уровень мелкого акцептора в энергетическом спектре расщепляется аналогично вершине валентной зоны на два крамерсово сопряженных дублета.

Похожие диссертации на Исследование излучательных характеристик гетероструктур InGaAsP/IпР и лазеров на их основе