"Физика и техника полупроводников"
Издателям
Вышедшие номера
Теория пороговых характеристик полупроводниковых лазеров на квантовых точках О б з о р
Асрян Л.В.1,2, Сурис Р.А.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Department of Electrical and Computer Engineering, State University of New York, Stony Brook, NY, USA
Поступила в редакцию: 6 марта 2003 г.
Выставление онлайн: 20 декабря 2003 г.

Дан обзор последовательной теории пороговых характеристик инжекционных лазеров на квантовых точках, составляющей основу для оптимизации их конструкций. Детально рассмотрены зависимости коэффициента усиления, тока прозрачности, порогового тока, характеристической температуры и порога многомодовой генерации от параметров ансамбля квантовых точек (поверхностной концентрации и дисперсии размеров квантовых точек), резонатора (длины полоска и толщины волноводной области), гетероконтактов (разрывов краев зон) и температуры. Подробно обсуждены предельные характеристики лазера (оптимальные параметры структуры, минимальная плотность порогового тока и характеристическая температура для оптимизированной структуры). Результаты представленного анализа являются непосредственными рекомендациями для практической реализации лазеров на квантовых точках, существенно превосходящих по своим рабочим параметрам используемые в настоящее время полупроводниковые лазеры.
  • Zh.I. Alferov. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 767 (2001)
  • H. Kroemer. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 783 (2001)
  • J.P. van der Ziel, R. Dingle, R.C. Miller, W. Wiegmann, W.A. Nordland. Appl. Phys. Lett., 26 (8), 463 (1975)
  • R.D. Dupuis, P.D. Dapkus, N. Holonyak, E.A. Rezek, R. Chin. Appl. Phys. Lett., 32 (5), 295 (1978)
  • W.T. Tsang. Appl. Phys. Lett., 40 (3), 217 (1982)
  • Ж.И. Алфёров, А.И. Васильев, С.В. Иванов, П.С. Копьев, Н.Н. Леденцов, М.Е. Луценко, Б.Я. Мельцер, В.М. Устинов. Письма ЖТФ, 14 (19), 1803 (1988) [Zh.I. Alferov, A.I. Vasil'ev, S.V. Ivanov, P.S. Kop'ev, N.N. Ledentsov, M.E. Lutsenko, B.Y. Mel'tser, V.M. Ustinov. Sov. Tech. Phys. Lett., 14, 782 (1988)]
  • N. Chand, E.E. Becker, J.P. van der Ziel, S.N.G. Chu, N.K. Dutta. Appl. Phys. Lett., 58 (16), 1704 (1991)
  • G.W. Turner, H.K. Choi, M.J. Manfra. Appl. Phys. Lett., 72 (8), 876 (1998)
  • G.P. Agrawal, N.K. Dutta. Long-wavelength semiconductor lasers (N. Y., Van Nostrand Reinhold Company, 1986)
  • Quantum Well Lasers, ed. by P.S. Zory, Jr. (Boston, Academic Press Inc., 1993)
  • L.A. Coldren, S.W. Corzine. Diode lasers and photonic integrated circuits (N. Y., John Wiley \& Sons, 1995)
  • Semiconductor Lasers, ed. by E. Kapon (San Diego, Academic Press, 1999)
  • П.Г. Елисеев. Введение в физику инжекционных лазеров (М., Наука, 1983)
  • R. Dingle, C.H. Henry. U.S. Patent 3982207 (Sept. 21, 1976)
  • Y. Arakawa, H. Sakaki. Appl. Phys. Lett., 40 (11), 939 (1982)
  • Zh.I. Alferov, R.F. Kazarinov. Inventor's Certificate 181737 [in Russian], Applic. 950840, prior. March 30, 1963
  • Ж.И. Алфёров, В.М. Андреев, Е.Л. Портной, М.К. Трукан. ФТП, 3, 1328 (1969) [Zh.I. Alferov, V.M. Andreev, E.L. Portnoy, M.K. Trukan. Sov. Phys. Semicond., 3 (9), 1107 (1970)]
  • I. Hayashi, M.B. Panish, P.W. Foy, S. Sumski. Appl. Phys. Lett., 17 (3), 109 (1970)
  • Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, М.В. Максимов, И.Г. Табатадзе, П.С. Копьев. ФТП, 28 (8), 1483 (1994) [N.N. Ledentsov, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, M.V. Maksimov, I.G. Tabatadze, P.S. Kop'ev. Semicond., 28 (8), 832 (1994)]
  • N. Kirstadter, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, D. Bimberg, V.M. Ustinov, S.S. Ruvimov, M.V. Maximov, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov, U. Richter, P. Werner, U. Gosele, J. Heydenreich. Electron. Lett., 30 (17), 1416 (1994)
  • D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. Quantum Dot Heterostructures (Chichester, John Wiley \& Sons, 1999)
  • N.N. Ledentsov, M. Grundmann, F. Heinrichsdorff, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, M.V. Maximov, Zh.I. Alferov, J.A. Lott. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 6 (3), 439 (2000)
  • M.V. Maximov, Yu.M. Shernyakov, A.F. Tsatsul'nikov, A.V. Lunev, A.V. Sakharov, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, A.R. Kovsh, P.S. Kop'ev, L.V. Asryan, Zh.I. Alferov, N.N. Ledentsov, D. Bimberg, A.O. Kosogov, P. Werner. J. Appl. Phys., 83 (10), 5561 (1998)
  • M.V. Maximov, L.V. Asryan, Yu.M. Shernyakov, A.F. Tsatsul'nikov, I.N. Kaiander, V.V. Nikolaev, A.R. Kovsh, S.S. Mikhrin, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, Zh.I. Alferov, N.N. Ledentsov, D. Bimberg. IEEE J. Quant. Electron., 37 (5), 676 (2001)
  • В.П. Евтихиев, И.В. Кудряшов, Е.Ю. Котельников, В.Е. Токранов, А.Н. Титков, И.С. Тарасов, Ж.И. Алфёров. ФТП, 32 (12), 1482 (1998) [V.P. Evtikhiev, I.V. Kudryashov, E.Yu. Kotel'nikov, V.E. Tokranov, A.N. Titkov, I.S. Tarasov, Zh.I. Alferov. Semicond., 32 (12), 1323 (1998)]
  • V.P. Evtikhiev, V.E. Tokranov, A.K. Kryganovskii, A.M. Boiko, R.A. Suris, A.N. Titkov. J. Cryst. Growth, 202, 1154 (1999)
  • G. Park, O.B. Shchekin, S. Csutak, D.L. Huffaker, D.G. Deppe. Appl. Phys. Lett., 75 (21), 3267 (1999)
  • G. Park, O.B. Shchekin, D.L. Huffaker, D.G. Deppe. IEEE Phot. Technol. Lett., 13 (3), 230 (2000)
  • H. Hirayama, K. Matsunaga, M. Asada, Y. Suematsu. Electron. Lett., 30 (2), 142 (1994)
  • J. Temmyo, E. Kuramochi, M. Sugo, T. Nishiya, R. Notzel, T. Tamamura. Electron. Lett., 31 (3), 209 (1995)
  • R. Mirin, A. Gossard, J. Bowers. Electron. Lett., 32 (18), 1732 (1996)
  • W. Zhou, O. Qasaimeh, J. Phillips, S. Krishna, P. Bhattacharya. Appl. Phys. Lett., 74 (6), 783 (1999)
  • L. Harris, D.J. Mowbray, M.S. Skolnick, M. Hopkinson, G. Hill. Appl. Phys. Lett., 73 (7), 969 (1998)
  • E. O'Reilly, A. Onishchenko, E. Avrutin, D. Bhattacharya, J.H. Marsh. Electron. Lett., 34 (21), 2035 (1998)
  • P.M. Smowton, E.J. Johnston, S.V. Dewar, P.J. Hulyer, H.D. Summers, A. Patane, A. Polimeni, M. Henini. Appl. Phys. Lett., 75 (15), 2169 (1999)
  • H. Shoji, Y. Nakata, K. Mukai, Y. Sugiyama, M. Sugawara, N. Yokoyama, H. Ishikawa. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 3 (2), 188 (1997)
  • M. Sugawara, K. Mukai, Y. Nakata. Appl. Phys. Lett., 74 (11), 1561 (1999)
  • T.C. Newell, D.J. Bossert, A. Stintz, B. Fuchs, K.J. Malloy, L.F. Lester. IEEE Phot. Technol. Lett., 11 (12), 1527 (1999)
  • P.G. Eliseev, H. Li, G.T. Liu, A. Stintz, T.C. Newell, L.F. Lester, K.J. Malloy. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 7 (2), 135 (2001)
  • F. Klopf, R. Krebs, J.P. Reithmaier, A. Forchel. IEEE Phot. Technol. Lett., 13 (8), 764 (2001)
  • M. Arzberger, G. Bohm, M.C. Amann, G. Abstreiter. Phys. St. Sol. (b), 224 (3), 827 (2001)
  • N.-T. Yeh, J.-M. Lee, T.-E. Nee, J.-I. Chyi. IEEE Phot. Technol. Lett., 12 (9), 1123 (2000)
  • J.K. Kim, R.L. Naone, L.A. Coldren. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 6 (3), 504 (2000)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. Proc. Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology" (St. Petersburg, Russia, 1994) p. 181
  • R.A. Suris, L.V. Asryan. Proc. SPIE's Int. Symp. Photonics West (San Jose, CA, USA, 1995) v. 2399, p. 433
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond. Sci. Technol., 11 (4), 554 (1996)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 3 (2), 148 (1997)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. Electron. Lett., 33 (22), 1871 (1997)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Quant. Electron., 34 (5), 841 (1998)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. Appl. Phys. Lett., 74 (9), 1215 (1999)
  • Л.В. Асрян, Р.А. Сурис. ФТП, 33 (9), 1076 (1999) [L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond., 33 (9), 981 (1999)]
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Quant. Electron., 36 (10), 1151 (2000)
  • Л.В. Асрян, Р.А. Сурис. ФТП, 35 (3), 357 (2001) [L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond., 35 (3), 343 (2001)]
  • L.V. Asryan, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, O. Stier, R.A. Suris, D. Bimberg. IEEE J. Quant. Electron., 37 (3), 418 (2001)
  • L.V. Asryan, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, O. Stier, R.A. Suris, D. Bimberg. J. Appl. Phys., 90 (3), 1666 (2001)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. Int. J. High Speed Electron. Syst., 12 (1), 111 (2002)
  • L.V. Asryan, R.A. Suris. In: Selected Topics in Electronics and Systems, v. 25: Quantum Dots, ed. by E. Borovitskaya, M.S. Shur (Singapore, World Scientific, 2002) ch. 5
  • D. Leonard, S. Fafard, K. Pond, Y.H. Zhang, J.L. Merz, P.M. Petroff. J. Vac. Sci. Technol. B, 12 (4), 2516 (1994)
  • M. Asada, Y. Miyamoto, Y. Suematsu. IEEE J. Quant. Electron., 22 (9), 1915 (1986)
  • K.J. Vahala. IEEE J. Quant. Electron., 24 (3), 523 (1988)
  • Y. Miyamoto, Y. Miyake, M. Asada, Y. Suematsu. IEEE J. Quant. Electron., 25 (9), 2001 (1989)
  • C.T. Sah, R.N. Noyce, W. Shockley. Proc. IRE, 45 (9), 1228 (1957)
  • S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices (N. Y., Wiley, 1981)
  • H. Benisty, C.M. Sotomayor-Torres, C. Weisbuch. Phys. Rev. B, 44 (19), 10 945 (1991)
  • U. Bockelmann, G. Bastard. Phys. Rev. B, 42 (14), 8947 (1990)
  • U. Bockelmann, T. Egeler. Phys. Rev. B, 46 (23), 15 574 (1992)
  • N.N. Ledentsov, M. Grundmann, N. Kirstadter, J. Christen, R. Heitz, J. Bohrer, F. Heinrichsdorf, D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Richter, U. Gosele, J. Heydenreich, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, M.V. Maximov, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Proc. 22nd Int. Conf. Phys. Semicond. (Vancouver, Canada, 1994), ed. by D.J. Lockwood (World Scientific, Singapore) v. 3, p. 1855
  • E.O. Kane. J. Phys. Chem. Sol., 1 (4), 249 (1957)
  • E.H. Perea, E.E. Mendez, C.G. Fonstad. Appl. Phys. Lett., 36, 978 (1980)
  • A. Maitland, M.H. Dunn. Laser Physics (Amsterdam, North Holland, 1969)
  • M. Grundmann, D. Bimberg. Phys. Rev. B, 55 (15), 9740 (1997)
  • А.П. Леванюк, В.В. Осипов. ФТП, 7 (6), 1058 (1973)
  • В.В. Осипов, Т.И. Соболева, М.Г. Фойгель. ЖЭТФ, 75 (9), 1044 (1978)
  • Л.В. Асрян, С.Г. Петросян, А.Я. Шик. Письма ЖЭТФ, 45 (4), 187 (1987) [L.V. Asryan, S.G. Petrosyan, A.Ya. Shik. JETP Lett., 45 (4), 232 (1987)]
  • Л.В. Асрян, С.Г. Петросян, А.Я. Шик. ФТП, 21 (10), 1765 (1987) [L.V. Asryan, S.G. Petrosyan, A.Ya. Shik. Sov. Phys. Semicond., 21 (10), 1070 (1987)]
  • N.N. Ledentsov, V.A. Shchukin, M. Grundmann, N. Kirstadter, J. Bohrer, O. Schmidt, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Y. Egorov, A.E. Zhukov, P.S. Kop'ev, S.V. Zaitsev, N.Y. Gordeev, Zh.I. Alferov, A.I. Borovkov, A.O. Kosogov, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Gosele, J. Heydenreich. Phys. Rev. B, 54 (12), 8743 (1996)
  • M. Sopanen, M. Taskinen, H. Lipsanen, J. Ahopelto. Proc. 23rd Int. Conf. Phys. Semicond. (Berlin, Germany, 1996) v. 2, p. 1409
  • E.S.-M. Tsui, P. Blood, A.I. Kucharska. Semicond. Sci. Technol., 5 (4), 333 (1990)
  • L.V. Asryan, N.A. Gun'ko, A.S. Polkovnikov, G.G. Zegrya, R.A. Suris. P.-K. Lau, T. Makino. Semicond. Sci. Technol., 15 (12), 1131 (2000)
  • D.A. Ackerman, G.E. Shtengel, M.S. Hybertsen, P.A. Morton, R.F. Kazarinov, T. Tanbun-Ek, R.A. Logan. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 1 (2), 250 (1995)
  • S. Seki, H. Oohashi, H. Sugiura, T. Hirono, K. Yokoyama. IEEE J. Quant. Electron., 32 (8), 1478 (1996)
  • J.I. Pankove. IEEE J. Quant. Electron., 4 (4), 119 (1968)
  • O. Stier, M. Grundmann, D. Bimberg. Phys. Rev. B, 59 (8), 5688 (1999)
  • C.H. Henry, R.A. Logan, F.R. Merritt. J. Appl. Phys., 51 (6), 3042 (1980)
  • J.J. Coleman, K.J. Beernink. J. Appl. Phys., 75 (4), 1879 (1994)
  • H. Statz, C.L. Tang, J.M. Lavine. J. Appl. Phys., 35 (9), 2581 (1964)
  • M.A. Alam. IEEE J. Quant. Electron., 33 (6), 1018 (1997)
  • C.L. Tang, H. Statz, G. deMars. J. Appl. Phys., 34 (8), 2289 (1963)
  • K.Y. Lau, A. Yariv. In: Semiconductors and Semimetals, v. 22, pt. B, ed. by W.T. Tsang (N. Y., Academic Press, 1985) ch. 2
  • H. Hirayama, J. Yoshida, Y. Miyake, M. Asada. IEEE J. Quant. Electron., 30 (1), 54 (1994)
  • Р.А. Сурис, С.В. Штофич. ФТП, 16 (7), 1327 (1982) [R.A. Suris, S.V. Shtofich. Sov. Phys. Semicond., 16 (7), 851 (1982)]
  • Р.А. Сурис, С.В. Штофич. ФТП, 17 (7), 1353 (1983) [R.A. Suris, S.V. Shtofich. Sov. Phys. Semicond., 17 (7), 859 (1983)].
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.