لیزرهای نیمه هادی

لیزرهای نیمه هادی

این کمیته فرعی به دنبال ارسال های اصلی در علم تجربی و نظری لیزرهای نیمه هادی و آمپلی فایرها است ، با تمرکز بر مؤلفه های کلیدی که یک طنین انداز لیزر نیمه هادی را تشکیل می دهند ، به خصوص به عنوان راهی برای امکان پیشرفت در برنامه های ایجاد شده و نوظهور. مباحث مورد علاقه شامل طراحی دستگاه ، ویژگی های مواد ، پیکربندی رزونانس داخلی ، فناوری دستگاه ، تکنیک های خصوصیات و شبیه سازی و تعامل عناصر افزایش نیمه هادی با تشدید کننده های خارجی است. موضوعات مثال شامل موارد زیر است:

مواد را بدست آورید

چاه کوانتومی ، سیم و لیزر نقطه ،

لیزرهای آبشار کوانتومی (بین باند و بین باند) از نزدیک به IR تا THZ

لیزرهایی با مواد بدست آمده جدید-از اشعه ماوراء بنفش تا اواسط IR

هیجان های نوری و پدیده های فوق العاده در مواد چگال

هیجان های نوری و پدیده های فوق العاده در مواد چگال

این کمیته فرعی به دنبال مشارکت های اصلی در منطقه عمومی فرایندهای نوری در سیستم های ماده چگال مانند چاه های کوانتومی، سیم ها و نقاط، گرافن و نانولوله ها، فلزات، عایق ها، ارگانیک ها، مواد مغناطیسی و ابررساناها است. موضوعات مثال شامل موارد زیر است اما محدود به:

 

اپتیک غیرخطی در ماده چگال و پدیده های غیر خطی در منطقه THZ

طیف سنجی نوری مستمر موج و زمان انقباضی از هیجان های ابتدایی و جمعی، از جمله اکسیژن، مغناطیس، فونون ها و پلارییتون ها

پدیده های کم انرژی در فرکانس های GHZ، THZ، و مادون قرمز، از جمله رزونانس سیکلوترون، رزونانس سیکلوترون، دینامیک شکاف و انتقال intersubband

پدیده های نوری فوق العاده و غیر خطی در ماده تغلیظ شده، از جمله سیستم های قوی محور، اتصال نور غیر قابل تحمل، و تغییرات ساختاری برگشت پذیر به صورت اپتیکی

کنترل منسوجات سیستم های چگال

اختراع لیزر چاه کوانتومی

اختراع لیزر چاه کوانتومی

پس از این که این آزمایش واقعیت سطوح انرژی چاه کوانتومی پیش بینی شده را نشان داد، هنری سعی کرد به یک کاربرد فکر کند. او متوجه شد که ساختار چاه کوانتومی چگالی حالت‌های نیمه‌رسانا را تغییر می‌دهد و منجر به یک لیزر نیمه‌رسانا بهبود یافته می‌شود که به الکترون‌ها و حفره‌های الکترونی کمتری برای رسیدن به آستانه لیزری نیاز دارد. همچنین، او متوجه شد که طول موج لیزر را می توان صرفاً با تغییر ضخامت لایه های نازک چاه کوانتومی تغییر داد، در حالی که در لیزر معمولی تغییر در طول موج مستلزم تغییر در ترکیب لایه است. او استدلال کرد که چنین لیزری در مقایسه با لیزرهای ناهمساختار دوتایی استاندارد که در آن زمان ساخته می‌شدند، ویژگی‌های عملکردی برتری دارد.

دینگل و هنری حق اختراعی را در مورد این نوع جدید از لیزر نیمه هادی دریافت کردند که شامل یک جفت لایه باند پهن است که یک ناحیه فعال بین آنها قرار گرفته است، که در آن "لایه های فعال به اندازه کافی نازک هستند (مثلاً حدود 1 تا 50 نانومتر) تا کوانتوم را جدا کنند. این لیزرها با تغییر ضخامت لایه‌های فعال قابلیت تنظیم طول موج را نشان می‌دهند. همچنین امکان کاهش آستانه ناشی از تغییر چگالی حالت‌های الکترونی توضیح داده شده است. این حق اختراع در 21 سپتامبر 1976 با عنوان "اثرات کوانتومی در لیزرهای ناهمسان"، ثبت اختراع ایالات متحده به شماره 3،982،207 صادر شد.[7]

لیزرهای چاه کوانتومی به الکترون ها و حفره های کمتری برای رسیدن به آستانه نسبت به لیزرهای ناهمساختار دوتایی معمولی نیاز دارند. یک لیزر کوانتومی خوب طراحی شده می تواند جریان آستانه بسیار پایینی داشته باشد.

علاوه بر این، از آنجایی که راندمان کوانتومی (فوتون‌ها به ازای هر الکترون ورودی) تا حد زیادی توسط جذب نوری توسط الکترون‌ها و حفره‌ها محدود می‌شود، بازده کوانتومی بسیار بالایی را می‌توان با لیزر چاه کوانتومی به دست آورد.

برای جبران کاهش ضخامت لایه فعال، اغلب از تعداد کمی چاه کوانتومی یکسان استفاده می شود. این لیزر چاه چند کوانتومی نامیده می شود.

خاستگاه مفهوم چاه های کوانتومی

در سال 1972، چارلز اچ. هنری، فیزیکدان و رئیس تازه منصوب شده بخش تحقیقات الکترونیک نیمه هادی در آزمایشگاه های بل، علاقه شدیدی به موضوع اپتیک یکپارچه، ساخت مدارهای نوری که در آن نور در موجبرها حرکت می کند، داشت.

بعداً در همان سال، هنری که در مورد فیزیک موجبرها فکر می کرد، بینش عمیقی داشت. او متوجه شد که یک ناهمساختار دوگانه نه تنها یک هدایت کننده موج برای امواج نور، بلکه به طور همزمان برای امواج الکترونی است. هنری از اصول مکانیک کوانتومی استفاده می کرد که بر اساس آن الکترون ها هم به صورت ذره و هم به صورت موج رفتار می کنند. او تشابه کاملی را بین محصور شدن نور توسط یک موجبر و محصور شدن الکترون‌ها توسط چاه پتانسیلی که از تفاوت شکاف‌های باند در یک ناهم‌ساختار مضاعف ایجاد می‌شود، دریافت.

C.H. هنری متوجه شد که همانطور که حالت‌های گسسته‌ای وجود دارد که در آنها نور در یک موجبر حرکت می‌کند، باید حالت‌های تابع موج الکترونی گسسته در چاه پتانسیل وجود داشته باشد که هر یک سطح انرژی منحصربه‌فردی دارند. تخمین او نشان داد که اگر لایه فعال ساختار ناهمگون به نازکی چند ده نانومتر باشد، سطوح انرژی الکترون با ده‌ها میلی‌الکترون ولت از هم جدا می‌شود. این مقدار از تقسیم سطح انرژی قابل مشاهده است. ساختاری که هانری تحلیل کرد امروزه «چاه کوانتومی» نامیده می شود.

هنری شروع به محاسبه کرد که چگونه این «کوانتیزاسیون» (یعنی وجود توابع موج الکترون گسسته و سطوح انرژی الکترون گسسته) خواص جذب نوری (لبه جذبی) این نیمه هادی ها را تغییر می دهد. او متوجه شد که به جای اینکه جذب نوری مانند نیمه هادی های معمولی به آرامی افزایش یابد، جذب یک ناهمساختار نازک (هنگامی که در مقابل انرژی فوتون رسم می شود) به صورت یک سری مراحل ظاهر می شود.

علاوه بر مشارکت های هنری، چاه کوانتومی (که نوعی لیزر ناهم ساختار دوگانه است) در واقع برای اولین بار در سال 1963 توسط هربرت کرومر در مجموعه مقالات IEEE [2] و به طور همزمان (در سال 1963) در ایالات متحده آمریکا توسط Zh. I. Alferov و R.F. کازارینوف.[3] آلفروف و کرومر در سال 2000 جایزه نوبل را به دلیل کارشان در ناهمسان سازه های نیمه هادی دریافت کردند.

لیزر چاه کوانتومی

لیزر چاه کوانتومی یک دیود لیزری است که در آن ناحیه فعال دستگاه آنقدر باریک است که محصور شدن کوانتومی رخ می دهد. دیودهای لیزر در مواد نیمه هادی مرکب تشکیل می شوند که (کاملاً بر خلاف سیلیکون) قادر به انتشار موثر نور هستند. طول موج نوری که توسط لیزر چاه کوانتومی ساطع می‌شود، با عرض ناحیه فعال تعیین می‌شود و نه فقط باند گپ موادی که از آن ساخته شده است.[1] این بدان معناست که می توان طول موج های بسیار کوتاه تری را از لیزرهای چاه کوانتومی نسبت به دیودهای لیزری معمولی با استفاده از یک ماده نیمه هادی خاص به دست آورد. راندمان لیزر چاه کوانتومی نیز به دلیل شکل گام به گام عملکرد چگالی حالات آن از دیود لیزری معمولی بیشتر است.

لیزرهای چاه کوانتومی

لیزرهای چاه کوانتومی

راستی آزمایی آزمایشی چاه های کوانتومی

اختراع لیزر چاه کوانتومی

فیزیک و فناوری لیزر

فیزیک لیزر چاه کوانتومی

منشا چاه های کوانتومی و لیزر چاه کوانتومی

بهره نوری در نیمه هادی های چاه کوانتومی

اثر آرام سازی داخل باند بر روی طیف های نوری

لیزرهای چاه چند کوانتومی: ملاحظات آستانه

لیزرهای چاه کوانتومی با آستانه بسیار پایین

دینامیک لیزرهای چاه کوانتومی

لیزرهای تک چاه کوانتومی ingaasp و algaas

مهندسی باند ظرفیت در لیزرهای چاه کوانتومی

لیزرهای هتروساختار چاه کوانتومی لایه تنیده

لیزرهای چاه کوانتومی Algainp

لیزرهای نیمه هادی سیم کوانتومی

لیزر چاه کوانتومی چند بعدی و وابستگی دمایی جریان آستانه آن

لیزرهای چاه کوانتومی برای مادون قرمز با طول موج متوسط

چاه های کوانتومی

فیزیک نوری چاه های کوانتومی

ساخت و کاربردها

جاذب اشباع

ترموالکتریک

سلول های خورشیدی

حال، تمرین و آینده فناوری کوانتومی

منیژه رازقی، دکتری، یکی از محققان برجسته در زمینه الکترونیک نوری است. زمینه‌های تخصص او در تکنیک‌های رشد و شناسایی برای دستگاه‌های چاه‌های کوانتومی ناهمگون نیمه‌هادی III-V و II-VI و ابرشبکه‌های دستگاه‌های فوتونیکی و الکترونیکی است. او مسئول طراحی و اجرای تکنیک‌های رشد همپایه‌ای مانند رسوب بخار شیمیایی متالارگانیک (MOCVD)، اپیتاکسی فاز بخار (VPE)، اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE) و اپیتاکسی پرتو مولکولی متالارگانیک (MOMBE) و همچنین نوری، مشخصات الکتریکی و ساختاری چند لایه نیمه هادی او نیمه هادی ها، دستگاه های فوتونیکی و الکترونیکی پیشرفته مانند لیزرها، آشکارسازهای نوری و ترانزیستورها را توسعه داده است که در ارتباطات فیبر نوری استفاده می شوند.

رازقی در پاییز 1991 به عنوان استاد والتر پی مورفی در رشته مهندسی برق و کامپیوتر به هیئت علمی دانشگاه نورث وسترن پیوست. او همچنین به عنوان مدیر مرکز جدید دستگاه های کوانتومی انتخاب شد. او دارای 50 حق ثبت اختراع است و در سال 1987 جایزه معتبر علم و فناوری IBM اروپا را دریافت کرد. او جایزه دستاورد سال 1995 را از انجمن مهندسان زن (SWE) دریافت کرد. او نویسنده The MOCVD Challenge: Vol 1 (1989) و Vol. 2 (1995) و نویسنده چندین کتاب دیگر و همچنین نویسنده و نویسنده مشترک بیش از 700 مقاله. او ریاست کنفرانس های بین المللی در زمینه مفاهیم فیزیکی مواد برای کاربردهای دستگاه های الکترونیک نوری را بر عهده داشته است. او یکی از ویراستاران مجله فیزیک کاربردی A، ویراستار Opto-Electronics Review (لهستان)، و عضو هیئت تحریریه علوم و فناوری نیمه هادی، مجله Optoelectronics، و SPIE Press Editorial Advisory است. هیئت مدیره.

لیزرهای چاه کوانتومی

اگر لایه میانی به اندازه کافی نازک ساخته شود ، به عنوان یک چاه کوانتومی عمل می کند. این بدان معنی است که تغییر عمودی عملکرد موج الکترون و در نتیجه یک جز  از انرژی آن ، کوانتیزه می شود. بازده لیزر چاه کوانتومی بیشتر از لیزر انبوه است زیرا تراکم عملکرد ایالات الکترون در سیستم چاه کوانتومی دارای یک لبه ناگهانی است که الکترون ها را در حالت های انرژی متمرکز می کند که در عمل لیزر نقش دارند.

 

2 نوع

2.1 لیزرهای دو ساختار پیش ساخته

2.2 لیزر چاه کوانتومی

2.3 لیزر آبشار کوانتومی

2.4 لیزر آبشار بین باندی

2.5 لیزرهای ساختار ناهمگن جداگانه

2.6 لیزر بازتابنده توزیع شده Bragg 

لیزر چاه کوانتومی ، فیزیک و فناوری لیزر

لیزرهای چاه کوانتومی

راستی آزمایی چاه های کوانتومی

اختراع لیزر چاه کوانتومی

فیزیک و فناوری لیزر

فیزیک لیزر چاه کوانتوم

منشا چاه های کوانتومی و لیزر چاه کوانتومی