Гетероструктуры с квантовыми ямами HgTe/CdTe для лазеров среднего и дальнего ИК диапазона

Видео

Аннотация

Структуры с квантовыми ямами (КЯ) Hg_1−xCd_xTe/Cd_yHg_1−yTe открывают широкие возможности по управлению энергией межзонных переходов (ширину запрещенной зоны в таких структурах можно изменять от сотен мэВ до 0) и энергетическим спектром носителей.

Ввиду достаточно низких частот оптических фононов в HgCdTe-материалах (частота CdTe-подобного ТО фонона составляет около 20 мэВ, а HgTe-подобного около 15 мэВ) подобные структуры представляют интерес для создания длинноволновых лазеров в диапазоне длин волн недоступном для традиционных квантово-каскадных лазеров на материалах A₃B₅.

В данной работе приводятся экспериментальные результаты по наблюдению длинноволнового стимулированного излучения (СИ) вплоть до 20 мкм полученного из волноводных структур с КЯ на основе твердых растворов CdHgTe. Основной причиной продвижения СИ в длинноволновую область вплоть до 20 мкм является использование узких (2—5 нм) КЯ HgTe в активной области волноводных структур.

В узких КЯ из чистого HgTe оже-рекомбинация существенно подавлена из-за особенностей закона дисперсии. Малая ширина ямы приводит к большому расстоянию между подзонами размерного квантования, в результате чего при оже-рекомбинации носители могут занимать состояния только в основных электронной и дырочной подзонах. В свою очередь, законы дисперсии в этих подзонах в широком диапазоне энергий симметричны и близки к закону дисперсии релятивистских дираковских электронов.

При такой дисперсии невозможно одновременно выполнить законы сохранения энергии и квазиимпульса даже при достаточно высокой концентраций неравновесных носителей, что ведет к подавлению оже-рекомбинации.

Таким образом, полученные в работе результаты свидетельствуют о высоком потенциале гетероструктур на основе HgCdTe для создания длинноволновых лазеров.