Инжекционный лазер

 

Жс..

sai-ф,и.

Ф Ф

° ) оп

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (11) 300126

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 05.05.69 (21) 1333240/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.01.77.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания06.05.77 (51) М. Кл. Н 01 $3/19

Н 01 L 31/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (5З) УДК 621.382.2 (88.8 ) Ж. И. Алферов, В. М. Андреев, В, И. Корольков, Е, Л. Портной и Л. Н. Третьяков (?2) Авторы изобретения

Ордена Ленина физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) ИНЖЕК11ИОННЫЙ ЛАЗЕР

Изобретение относится к области полупроводниковых приборов, Известны инжекционные лазеры на основе и -и (р)-р-гетероструктур с узкозонным полупроводником, заключенным между двумя широкозонными. Из- а большого количества дефектов в гетеропереходах, возникающих вследствие различия параметров решетки контактирующих материалов, эти лазеры имеют большие пороговые плотности тока и ð малый внешний квантовый выход.

Белью изобретения является снижение пороговых плотностей тока и увеличение внешнего квантового выхода инжекционного лазера. 15 для этого лазер выполнен на основе структуры с тремя слоями твердых растворов

AP„Ga „hs, причем материалы эмиттеров имеют большое значение параметра у, 20 чем материал активной области. При различии значений параметра Х на величину, большую 0,01, толщина активной области структуры должна быть меньше пятикратного значения эффективной длины диффузионно-25

ro смещения, а концентоация легируюшей при15 49 -Ъ меси в ней 10 — 10 см.

На чертеже представлена зонная модель гетеролазера.

Активная область 40„6а AS заклюz-x чена между эмиттерами APx Ga „As и

Ioa x AS с большим значением па5 раметра х и, следовательно, с большей шириной запрешенной зоны, Поскольку с увеличением содержания алюминия оптическая плотность твердых растворов АР„ба, Аь уменьшается, слой Н „G си„„As яв2 2 ляется идеальным волноводоч

Структура с узкозонным полупроводником, заключенным между двумя широкозонными, имеет преимущество перед структурой с гомор-.р -переходом при разрывах ширин запрещенных зон Е с ", больших

kT, где К - постоянная Больцмана (0,86 10 эв/град), Т вЂ” рабочая температура (К). Йля выполнения этого о условия необходимо, чтобы разница значений параметра X материалов эмиттеров и активной области была больше 0,01.

300126

Концентрация носителей, инжектированных в узкозс нный полупроводник, уменьшается с расстоянием от p- n -перехода.,0ля того чтобы весь слой х о х А был активАВ г г ным, его толщина должна быть меньше пятикратного значения эффективной длины диффузионного смещения неосновных носителей тока.

В гетеролазере отсутствует необходимость легирования активной области до вырождения,1О поэтому могут быть выбраны тип легируюшей примеси и концентрация, обеспечивающие получение максимального внутреннего квантового выхода. Такими легируюшими примесями являются цинк, германий, кремi5 ний и теллур, а их концентрация 10

10 см.

Оптимальные параметры структуры:

Разрывы ширин запрещенных зон ь E в пределах 0,2-0,4 эв, толщийа

2 активной области 0,1-3,0 мкм, концентрация носителей тока: в слое А1„6а „АВ

10 см; в слое 4 „5а „Pg 10 см .

Данная структура может быть изготов- 25 лена на подложке из арсенида галлия последовательным выращиванием эпитаксиаль ных слоев твердых растворов М, ба „AS из растворов мышьяка в расплаве галлия с алюминием. зо

При приложении к структуре достаточно большого прямого смешения за счет инжекции из И и p — широкозонных эмиттеров в слое AQ Ga М5создается инверсная насек) <-%3 ленность носителей тока. Наличие "разрыва" зоны проводимости в гетеропереходах в системе А(gc Q, д Дв обеспечивает эффективную инжекцию носителей из широкозонных эмиттеров в активную область и возможность искусственного ограничения области рекомбинации. Полное совпадение активной области с областью рекомбинации, а также локализация световой волны в активном слое гетеролазера обусловливают сушественное снижение пороговых токов и увеличение внешнего квантового выхода при повышенных рабочих температурах.

В гетеролазерэ на основе предложенной о структуры при З00 К получены следующие характеристики: пороговая плотность тока „ = 0,9 - 1 ка/см и внешний

2. квантовый выход = 40/o.

Формула изобретения

1. Инжекционный лазер на основе и-и(р)-р-гетероструктуры с узкозонным полупроьодником, заключенным между двумя широкозонными, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения пороговой плотности тока и увеличения внешнего квантового выхода, он выполнен на основе твердых растворов А6» Сга э с материалами эмиттеров, имеющими большее значение параметра х, чем материал активной области.

2. Лазер по и. 1, о т л и ч а ю щ и и «« с я тем, что разница значений параметра х материалов эмиттеров и активной области больше 0,01, толщина активной области не превышает пятикратного значения эффективной длины диффузионного смешения неосновных носителей, а концентрация легируюших

5 <9 -Ъ примесей в ней 10 — 10 см.

300126

Ес

Е

Составитель Г. Корнилова

Редактор Т. Ларина Техред А. Демьянова Корректор С. Болдижар

Заказ 818/78 Тираж 1002 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4