מקורות קרינה ולייזרים

Schechner (c)1לייזרים 9 - מוליכים למחצה

מקורות קרינה ולייזרים-ים במוליכים למחצהLED – לייזרים ו-9

- יתרונות של דיודות לייזר9.1 – חזרה על פיסיקה של מצב מוצק9.2 – אלקטרו-לומינסצנסיה 9.3 - פליטת אור בצמתים9.4 - מדוע לא מייצרים לייזרים ולדים מסיליקון ?9.5

- חומרים עם מעברים ישירים9.6-Homo - לייזר 9.7

junction9.8 - LED

- אופן נפחי בלייזר9.9

hetero-junctionלייזר - 9.10

– לייזר בור קוונטי9.11

Schechner (c)2לייזרים 9 - מוליכים למחצה

driver אפשרות לאיפנון ע"י 1.20 GHz

תקשורת לסיב אופטי

זמן ביט

t

Itbit = 1/Bitrate

tbit

0 01

Schechner (c)3לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Bit and Byte

אות ביט32

מילה אותיות10

שורה מילים10

דף שורות40

ספר עמודים500

נניח ש-:

חשב: את מספר הביטים שיש בספר• תוך כמה זמן מועבר הספר בקו תקשורת של•

Gigabit/s 20? סיב אופטי המשדר בקצב של

Schechner (c)4לייזרים 9 - מוליכים למחצה

האלומה מתאימה 2.

לסיבים אופטיים1 – 40 m

Single Mode Fibersa = 2 mclade

Multimode Fibersa = 80 mcore

Schechner (c)5לייזרים 9 - מוליכים למחצה

. רוחב קו צר ביותר3 ~ 1 nm

דיספרסיה כרומטית קטנהמאפשרת

WDM-Wavelength Domain Multiplexing

III1620 - 1530חלון עבירות

ערוצים 40

Schechner (c)6לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Silicaמקדם השבירה כתלות באורך הגל עבור

http://www.fiber-optics.info/articles/dispersion.htmdn/d= (-) Dc

Schechner (c)7לייזרים 9 - מוליכים למחצה

דיספרסיה

In

S 0 L

אורכי הגל הקצרים נעים יותר לאט

Schechner (c)8לייזרים 9 - מוליכים למחצה

I

t

tbit

t + t

I

t + nt

I

ואורכי הל הקצרים נעים יותר לאט.

אורכי הגל הארוכים נעים יותר מהר. הפולס מאבד

את הצורה המלבנית

Schechner (c)9לייזרים 9 - מוליכים למחצה

50 x 10 x 300 m מאפשר הרכבה כרכיב

- ממדים קטנים4

תיפקוד במעגלים של מיקרו-אלקטרוניקה מקובלת

50% - יעילות אורית גבוה6

15 mA @ 2V שאיבה חשמלית בהספק נמוך-5

Schechner (c)10לייזרים 9 - מוליכים למחצה

- ייצור "המוני" בטכנולוגיה 7

של מוליכים למחצה

12 - 0.4 - מגוון אורכי גל 9m

- ניתן להרכבה (מונוליתית) 8 במעגלים של מיקרו-מעבדים

PCB ובלוחות

Schechner (c)11לייזרים 9 - מוליכים למחצה

– חזרה על פיסיקה של מל"מ 9.2

רמת ההולכה

רמת הערכיות

E[eV]

d [nm]

Eg

מבודדים, מוליכים, מוליכים למחצה•מל"מ אינטרינזי •N, זיהומי Pמל"מ אקסטרינזי, זיהומי •צמתים, הפעלה בממתח קידמי והפוך•

Schechner (c)12לייזרים 9 - מוליכים למחצה

– אלקטרו-לומינסצנסיה 9.3

d [nm]

רמת ההולכה

רמת הערכיות

E[eV]

Egh

max

max = hc/Eg

לדים ולייזרים

Schechner (c)13לייזרים 9 - מוליכים למחצה

- פליטת אור בצמתים9.4

p

+ + + + + + + +

Depletion Layer

e- e- e- e- e- e- e-

n

Eg

Valence Band

Conductance BandV

d

צומת

Schechner (c)14לייזרים 9 - מוליכים למחצה

npלזירה בצומת

n p+-

e- e- e- e- e- e- e-

+ + + + + + + + + +

e-

e- h

ממתח קדמי – בזרם גבוהה -היפוף אכלוסיה בצומת

Schechner (c)15לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Light emitting diode

e- e- e- e- e- e- e-

n p

+ + + + + + + +

_ +

+ +

e-

e-

h

+ + +

e- e- e-

h

Schechner (c)16לייזרים 9 - מוליכים למחצה

זרם סף

I[w]

A ,זרם סףIth

קרינה ספונטנית

קרינה מדורבנת

Schechner (c)17לייזרים 9 - מוליכים למחצה

T - תלות ב- זרם סף

I[w]

A

T1

T4

T4>T1

Schechner (c)18לייזרים 9 - מוליכים למחצה

רוחב ספקטרלי

I קרינה ספונטנית

קרינה מדורבנת

0

Schechner (c)19לייזרים 9 - מוליכים למחצה

הולכה

ערכיות

E[eV]

d, nm

- מדוע לא מייצרים לייזרים ולדים מסיליקון ?9.5

Schechner (c)20לייזרים 9 - מוליכים למחצה

ax

ay

a0קבוע הגביש -

az

Schechner (c)21לייזרים 9 - מוליכים למחצה

קבועי גביש של יסודות מקבוצת IV

Element or Compound

TypeNameCrystal

Structure

Lattice Constant at 300 K (Å(

CElementCarbon (Diamond(

Diamond3.56683

SiElementSiliconDiamond5.43095

GeElementGermaniumDiamond5.64613

SnElementGrey TinDiamond6.48920

http://www.semiconfareast.com/lattice_constants.htm

Schechner (c)22לייזרים 9 - מוליכים למחצה

שימור התנע במעברים (אלקרטרו-לומינסנטיים) בין רמות

הנתון p יש תנע vלכל אלקטרון הנע במהירות ע"י:

p = m*v קיים קשר בין התנע של חלקיק de Broileלפי (נניח אלקטרון) ואורך הגל שלו:

p = h/electron

עוד הגדרהpואז, יש ל-p = (h/2)k

נזכור את ההגדרה של "ווקטור הגל" (מתוך פונקצית הגל)k = 2electron

E(x,t) = E0 sin(t – kx + )

Schechner (c)23לייזרים 9 - מוליכים למחצה

דיאגרמת E-k

E[eV

]

Ec

Ev

p = m*vp = h/electron

p = (h/2)k

במקרה הזה המינימה באנרגיה של רמת ההולכה, תואם את המקסימה של רמת הערכיות.

, באותה התנע.kשני הערכים מתקבלים באותו

k V 1/electronp

Schechner (c)24לייזרים 9 - מוליכים למחצה

חוק שימור התנע במעבר k = ke - kh = 0אלקטרו-לומינסנטי

E[eV]

Ec

Ev

k

Siliconב-לא יכול לתקיים החוק.

המעברים לפליטת קרינה נדירים ביותר.

לא ניתן ליצור לייזרים מסיליקון

E(k)בסיליקון

Schechner (c)25לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Si, Ge

 GaAs

מל"מ

-+

++

כגלאיכמקור

שימוש

≠1Indirect

 1 Direct

p(Ev,max)

p(Ec,min)

Gap

p = )me* vc (before emission = )me* vv(after emission

עבור מקורות קרינה במל"מ (לייזרים ולדים), קיים:

Schechner (c)26לייזרים 9 - מוליכים למחצה

III-Vהקבוצה

תרכובות אלו, בחלקן, יוצרות גבישים שבהן יכול להתקיים חוק שימור התנע במעברים של פליטה.

תרכובות בינריותIn

Ga

Al

III

Ge

Si

C

IV

Sb

As

P

V

Siלא כמזהמים של

- חומרים עם 9.6מעברים ישירים

Schechner (c)27לייזרים 9 - מוליכים למחצה

IIIIIIVVVI

B C

(2,5(N

(3,1(O

(3,5(

Al (1,5(

Si (1,7(

P (2,1(

S (2,4(

Zn (1,7(

Ga (1,8)

Ge (2,0(

As (2,2(

Se

Cd (1,5(

In (1,5(

Sn (1,7(

Sb (1,8(

Te (2,0(

HgTlPb

(1,6(Bi

(1,7(Po

תקשורת אופטית צבע ירוק וכחול

(אלקטרו-נגטיביות)

Schechner (c)28לייזרים 9 - מוליכים למחצה

אורך הגל כתלות בקבוע הגביש

Bandgap wavelenght, max

Bandgap Energy (eV)

LatticeConstant

a0

[Anstrom ]

Indirect

Saleh and Teich p.550

Schechner (c)29לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Bandgap wavelenghtLatticeConstant

a[Anstrom ]

Ǻ = 0.1 nmנמדד ב- aקבוע הגביש -

עבור מל"מ אופטרוניים: 0.54 nm < a < 0.65 nm

קבועי השריג קטנים מאוד ביחס לאורכי הגל האלקטרו-אופטיים

a <

a0 ≈ 6x10-6/6x10-10 = 104אפשרות לגדל מהוד בדיוק רב

Schechner (c)30לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Germanium וה- Siliconה-

Bandgap wavelenght

Bandgap Energy (eV)

LatticeConstant

a[Anstrom ]

Indirect

גלאים שלקרינה אופטרונית

קבועי הגביש של התרכובות הבינריות גדול יותר מזה של הסיליקון

Schechner (c)31לייזרים 9 - מוליכים למחצה

תרכובות בינריות לוזרות

Bandgap wavelenght

Bandgap Energy (eV)

LatticeConstant

a[Anstrom ]

גלאים בלבד

Schechner (c)32לייזרים 9 - מוליכים למחצה

InSbXAS1-x

טרנריותתרכובות לוזרות

Bandgap wavelenght

Bandgap Energy (eV)

LatticeConstant

a[Anstrom ]

GaxAl1-xAs

Schechner (c)33לייזרים 9 - מוליכים למחצה

מל"מ טרנרי במעבר בקווים עם אותו קבוע גביש

(נצילות טובה)GaAs …. AlxGa1-xAs ….. AlAs

quaternaryמל"מ קטרנרי 4אזור המוצל המתוחם על ידי

תרכובות בינריות

(In1-xGax)( As1-yPy)

Schechner (c)34לייזרים 9 - מוליכים למחצה

תרגיל

בעזרת השרטוט תעריך את -AlxGa1 בתרכובת xהערך של

xAsשתפלוט פוטונים בעלי

g = [0.8 mm]

Schechner (c)35לייזרים 9 - מוליכים למחצה

III-Vמזהמים לקבוצה

III V

Al P

Ga As

In Sb

Schechner (c)36לייזרים 9 - מוליכים למחצה

http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/illustr/i5_1_1.html

Energy Levels of Dopants in III-V Compound Semiconductors

Schechner (c)37לייזרים 9 - מוליכים למחצה

http://www.theledlight.com/color_chart.html

 Wavelengt

h(nm)

Color Name

Fwd Voltage(Vf @ 20ma)

Intensity5mm LEDs

LED Dye Material

635High Eff. Red

2.0200mcd @20mA

GaAsP/GaP - Gallium Arsenic Phosphide / Gallium Phosphide

633Super Red

2.23500mcd@20mA

InGaAIP - Indium Gallium Aluminum Phosphide

623Red- Orange

2.24500mcd@20mA

InGaAIP - Indium Gallium Aluminum Phosphide

612Orange2.1160mcd @20mA

GaAsP/GaP - Gallium Arsenic Phosphide / Gallium Phosphide

Schechner (c)38לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Homo-junction - לייזר 9.7

אלקטרודה חיובית1

p GaAs(:Ge)איזור 2

צומת3

אלקטרודה שלילית4

n GaAs(:Te)איזור 5

מישור מחזיר - מהוד6

מישור מחוספס8

אלומת הלייזר7

1

3

+

-

2

6

5

48

7

Schechner (c)39לייזרים 9 - מוליכים למחצה

ממדים+

300 m

-

300 m

300 m

7

3 m

Schechner (c)40לייזרים 9 - מוליכים למחצה

יצירת מהוד בגביש של מל"ם

•Cleavage•Fresnel reflectance

nGaAs = 3.6n2 – n1

n2 + n1

2R =

RGaAs = 0.32

Schechner (c)41לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Optical Cavity

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

+

-

7

מהוד

L

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Schechner (c)42לייזרים 9 - מוליכים למחצה

LED - 9.8

1

3

+

-

2

5

7

4

p6

אין מהוד

זרמים יותר חלשים

נעזר באופטיקה חיצונית

החזרי פרנל פוגעים בהספק

Schechner (c)43לייזרים 9 - מוליכים למחצה

LED

n = 1.5

LEDה-נמצא

בתוך עדשה פלסטית +

-

p

n

Schechner (c)44לייזרים 9 - מוליכים למחצה

LED

RGaAs, air = 0.32

n2 – n1

n2 + n1

2R =

RGaAs, plastic, air = ?

+

-

n = 1.5

Schechner (c)45לייזרים 9 - מוליכים למחצה

חוק סנל מתווך צפוף לתווך דליל

ni sin i = nt sin t

הקרן העוברת מתרחקת

מהניצב

t

i

ni

nt

ni < nt

דליל

צפוף

– אופן נפחי 9.9 בלייזר

Schechner (c)46לייזרים 9 - מוליכים למחצה

הזווית הקריטית

ni sin i = nt sin t

ni < nt

ni

nt

i

tקיימת זווית פגיעה

שעבורה הקרן ה"עוברת" תהיה מקבילהלמישור הפגיעה

Schechner (c)47לייזרים 9 - מוליכים למחצה

c, הזווית הקריטית

לא מפתחת קרן עוברת. כל cקרן הפוגעת בזווית הקרינה מוחזרת בזווית השווה לזווית הקריטית

ni sin i = nt sin t

ni

nt

ni < nt

c

i = r

שעבורה , i, זווית פגיעה

= 900 t

t

Schechner (c)48לייזרים 9 - מוליכים למחצה

אופן נפחי בלייזרn

d

n pjunction

3.6 0.2 - 1.0 %

פרופיל מקדם השבירה

הקרינה בתוך הצומת נמצאת

ב"תעלה אופטית"

: צריכת זרם גדולה homojunctionהחיסרון של דיודות

Jhomojunction = 400 [A/mm2]

Schechner (c)49לייזרים 9 - מוליכים למחצה

לזירה בצומת homojunction

e- e- e- e- e- e- e-

n p

+ + + + + + + +

_ +

+ +

e-

e-

~~~h~~~~

1-3 m

Schechner (c)50לייזרים 9 - מוליכים למחצה

-heteroלייזר - 9.10junction

+

7

d = 1-3 m

- נפח גדול1

- בריחת 2פוטונים

homojunctionמדוע לייזר צורך הרבה זרם?

שתי סיבות

Schechner (c)51לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Hetero-junctionלייזר +

-

d = 0.2 m

כנגד הנפח גדול :

הקטנת עובי השכבה הפעילה

עדיין קרינה בורחת

הוספת שכבה נוספת

Schechner (c)52לייזרים 9 - מוליכים למחצה

homojunctionלזירה בצומת

e- e- e- e- e- e- e-

n p

+ + + + + + + +

_ +

+ +

e-

e-

h

1-3 m

Schechner (c)53לייזרים 9 - מוליכים למחצה

hetero-junctionלזירה בצומת

0.2 m

e- e- e- e- e- e- e-

N p_ +P

e- e- e- e-

+ + + + +

+ + + +

הוספת שכבה פעילה

Schechner (c)54לייזרים 9 - מוליכים למחצה

אופן נפחי

3.6

n

n p

junction 0.2 - 1.0 %

homojunction

d

בריחת פוטונים: תכנון מקדמי

שבירה של השכבות

n

3.0 N Pp

4.2heterojunctio

n

d

Schechner (c)55לייזרים 9 - מוליכים למחצה

הגדרות -לייזר heterojunction

N p P

D

1 2

3

ConductionBand

Valence Band

n

Schechner (c)56לייזרים 9 - מוליכים למחצה

heterojunctionדרישות מלייזר

Eg2< Eg1, Eg3

שקיפות לאורך גל הלוזר

n2> n1 , n3

1

2

תעלת אור3

Ec1 < Ec2 < Ec3

Ev1 < Ev2 < Ev3

4מדרגת עצירה

Schechner (c)57לייזרים 9 - מוליכים למחצה

דרישות מלייזר heterojunctiond ~ 0.2 mm

Nc,thr קטן תוצאה: צפיפות זרם קטינה

Homojunction

Heterojunction

d[m]

1 - 3

0.2

J[A/mm2]

400

10

Schechner (c)58לייזרים 9 - מוליכים למחצה

דוגמהInGaAsP/InP

Layer 1 

InPn =3.5

Layer 2 

In1-xGaxAsy-

1Py

Eg2 = 1.1-1.7 eV

Layer 3 

InPn =3.5

Schechner (c)59לייזרים 9 - מוליכים למחצה

יצירת בור פוטנציאל

GaAlAs GaAs GaAlAs

10 nm

E

d

Quantum Well Lasers

GaAlAsGaAlAs GaAlAsGaAlAsאלומהקוהרנטית

מכאן

GaAs

מרזר אקסי

ליית ב

ביורי

שיע

Schechner (c)60לייזרים 9 - מוליכים למחצה

GaAlAs GaAs GaAlAs

-e- e- e- eזרמיםElectron current

+ + + + +

Hole current

d

E

Schechner (c)61לייזרים 9 - מוליכים למחצה

אנרגיה של רמה בבור פוטנציאלתלת ממדי

Ee(nx,ny,nz) =h2

8me*+ +

dx2 dy

2 dz2

nx2 ny

2 nz2

האנרגיה של אלקטרונים וחורים נעים בבור פוטנציאל

מקוונטת

Schechner (c)62לייזרים 9 - מוליכים למחצה

אנרגיה של רמה בבור פוטנציאלdx <<< dy , dz

Ee(nx) =

h2

8me*dx

2

nx2

=1

8me*dx

hnx

2

Ee(nx,ny,nz) =h2

8me*+ +

dx2 dy

2 dz2

nx2 ny

2 nz2

Ee(nx,ny,nz) =h2

8me*+ +

dx2 dy

2 dz2

nx2 ny

2 nz2

Schechner (c)63לייזרים 9 - מוליכים למחצה

+ + + + +

E

- +

d

מעבר מאנרגיה רציפה לאנרגיה בקוונטים

e- e- e- e-

המבנה הקוונטי של רמות האנרגיה בבור לא מאפשרים מעבר רציף

Schechner (c)64לייזרים 9 - מוליכים למחצה

dx

E

dx

- +

d

רמות אנרגיה בבור קוונטי

Schechner (c)65לייזרים 9 - מוליכים למחצה

רמות האנרגיה

Ec =h2 nx,e

2

8me*dx2 עבור אלקטרונים

Ev =h2 nx,h

2

8mh*dx2

עבור חורים

Schechner (c)66לייזרים 9 - מוליכים למחצה

חישוב לדוגמה

Ee(nx) =h2

8me* dx2

nx2

me*(GaAs) = 0.068 me nx = 1

dx = 10 nm

me*(GaAs) = 0.068 me = 0.068 x 9.1 x 10-31 =

me*(GaAs) = 0.6188 x 10-31 [Kg]

Schechner (c)67לייזרים 9 - מוליכים למחצה

dx2 = 1 x 10-16

[m2]

me*(GaAs) = 0.6188 x 10-31 [Kg]

h = 6.6 x 10-34 J s h2 = 43.56 x 10-68 J2 s2

Ee(nx)=h2

8me*dx

2

nx2

43.56 x 10-68

8x0.6188 x 10-311 x 10-

16

1=

Ee(nx) = 8.8 x 10-21

J Ee(nx) = 0.055 eV

meVהרמות בבור קוונטי במל"מ נמדד בעשרות

Schechner (c)68לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Ee(nx) =h2

8me*dx

2

nx2 שינוי במספר הקוונטי

Ee(nx=1) = 0.055 eV

Ee(nx) = 0.055 x nx2 eV

nxE ]eV[

10.055 = 0.055

20.055 x 4 = 0.22

30.055 x 9 = 0.495

Schechner (c)69לייזרים 9 - מוליכים למחצה

E1 = 0.055 eV

E2 = 4 E1 = 0.22 eV

E3 = 9 E1 = 0.495

תיאור גרפי

n = 1

n = 2

n = 3

Schechner (c)70לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Eg (GaAs bulk)

Valence Band

Eg

(GaAlAs)

Conductance

Bandnc3

nc2

nc1

nv1

nv2

nv3

2

x

e*e

2

c dn

m8h

E

2

x

h*h

2

V dn

m8h

E

תיאור גרפי כולל

רמות ברמת ההולכה

Schechner (c)71לייזרים 9 - מוליכים למחצה

חוקי המעברבבורות פוטנציאל

n = 0

n ≠ 0n = 1, 2, 3,…

Schechner (c)72לייזרים 9 - מוליכים למחצה

מעבר בין רמות

Conductance

Band nc3

nc2

nc1

Valence Band

nv1

nv2

nv3

n ≠ 0 התוצאה: Egהגדלת

Schechner (c)73לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Conductance

Bandnc3

nc2

nc1

Valence

Band

nv1

nv2

nv3

h

מעבר בין רמות

nc = nv

Schechner (c)74לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Conductance

Bandnc3

nc2

nc1

Valence

Band

nv1

nv2

nv3

h ?

מעבר בין רמות

nc ≠ nv

Schechner (c)75לייזרים 9 - מוליכים למחצה

E = Eg + E(QW)

E (QW) = Ec (ne) + Ev (nh) 2

x

e*e

2

c dn

m8h

E

2

x

h*h

2

V dn

m8h

E

*

h*e

2

x

2

Q m1

m1

dn

8h

E

אנרגית המעבר

E = Eg + Ec (e) + Ev (h)

2

x

h*h

22

x

e*e

2

Q dn

m8h

dn

m8h

E

Schechner (c)76לייזרים 9 - מוליכים למחצה

2

x*h

22

x*e

2

min,Q d1

m8h

d1

m8h

E

אנרגית המעבר מזעריתnc = nv = 1

2

**e

2

2

min,Q

hxm1

m1

d8h

E

dx = 10nmנניח

me* = 0.068 m0

mh* = 0.56 m0

GaAs

Schechner (c)77לייזרים 9 - מוליכים למחצה

EQ = 43.56 x 10-68 10.068

m0

8x10-

16

+1

0.56 m0

EQ = 0.062 eV

E = Eg + EQ = 1.43 + 0.062) = 1.49 eV

בטכניקה של בורות קוונטיים: מסקנות:של מל"ם. Eg ניתן להגדיל את ה-• ליצור לזירה בקווים ספקטרליים•

בניגוד למזהמים המאפשרים מעברים

Eg קטנים מה-

הם פונקציה הפוכה של Egהשיוניים ב- dxריבוע עובי השכבה

*

h*e

2

x

2

Q m1

m1

dn

8h

E

Schechner (c)78לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Multiple Quantum Well

GaAlAsGaAlAs GaAlAsGaAlAs

MQW

- אלומה+קוהרנטית

אלומהקוהרנטית

אלומהקוהרנטית

אלומהקוהרנטית

Schechner (c)79לייזרים 9 - מוליכים למחצה

+-

E

d

Eg(bulk)

E = Eg(bulk) + EQ

MQWפס הערכיות ופס ההולכה

Schechner (c)80לייזרים 9 - מוליכים למחצה

ירידת הזרם במעבר בין בורות

-+

E

d

I0 0.9I0 0.x I0

Schechner (c)81לייזרים 9 - מוליכים למחצה

מספר אורכי גל בגביש אחד

-

E

+

d

קיימת אפשרות לייצירת מספר אורכי גל בגיש אחד

dx1 dx2 dx3dx4

אין בקרה מהוד משותף?

Schechner (c)82לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Separate Confinement Heterostructure SCH

הוספת שכבה מעכבת מעבר של • אלקטרונים

Ec,SCH > Ec,MQW

הוספת שכבה מעכבת בריחה של •פוטונים

nSCH < nMQW

Schechner (c)83לייזרים 9 - מוליכים למחצה

- +

MQW

SCH + MQW

-

MQW

Refractive index walls

+

Schechner (c)84לייזרים 9 - מוליכים למחצה

- +

E

d

MQW- +

E

d

MQW + SCH

Schechner (c)85לייזרים 9 - מוליכים למחצה

MQW + SCH- +

E

d

1 2 3 4

ארבע מל"מים שונים

Schechner (c)86לייזרים 9 - מוליכים למחצה

תרגילצייר את דיאגרמת האנרגיות של לייזר •

MQW סגור ע"י SCH

של כל אזור Eg תן שם וסמן את ה-•

בחר - מתוך נתונים שבידך – חומר •מתאים לכל אזור

Schechner (c)87לייזרים 9 - מוליכים למחצה

מבור קוונטי לחוט קוונטי

- +

קיר הבור -קיר הבור +

חומר לוזרחומר בעל התנגדות גבוהה

Schechner (c)88לייזרים 9 - מוליכים למחצה

- +

כיוון הלזירהכיווני התהודה

- +

Schechner (c)89לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Quantum Dot

כיוון זרם האלקטרונים

איזורפעיל

התנגדות גבוהה

התנגדות גבוהה

התנגדותגבוההושקוף

התנגדותגבוההושקוף

Schechner (c)90לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Luminescence is the word for light emission after some energy was deposited in the materialPhotoluminescence describes light emission stimulated byexposing the material to light - by necessity with a higher energy than the energy of the luminescence light. Photoluminescence is also called fluorescence if the emission happens less than about 1 µs after the excitation, and phosphorescence if it takes long times- up to hours and days - for the emissionCathodoluminescence describes excitation by energy-rich electrons, chemoluminescence provides the necessary energy by chemical reactions. Here we are interested in electroluminescence, in particular in injection luminescence. Injection luminescence occurs if surplus carriers are injected into a semiconductor which then recombine via a radiating channel.

Schechner (c)91לייזרים 9 - מוליכים למחצה

Luminescenceפליטת אור אחר הזרקת אנרגיה לתווך

Photoluminescenceלומינסנציה לאחר הזרקת פוטונים

פוטו-לומינסציה המתרחשת פחות אחרי הזרקת הפוטוניםs 1מ-

Fluorescence

פוטו-לומינסציה המתרחשת זמן ארוך (דקות ואף ימים) אחרי ההזרקה

Phosphorescence

לומינסנציה במל"ם לאחר הזרמת אלקטרונים ברמת ההולכה

Electroluminescence,

Injection Luminescence

Cathodoluminescenceלומינסנציה אחרי הפצצה באלקטרונים

Chemoluminscenceלומינסנציה כתוצאה מתגובה כימית

צורות לומינסנציה