Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2025, выпуск 8 » Статья стр. 500
<<<>>>
Электронейтральность в полупроводниковых лазерах
Соколова З.Н. 1, Асрян Л.В. 2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, USA
Email: zina.sokolova@mail.ioffe.ru, asryan@vt.edu
Поступила в редакцию: 27 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 30 октября 2025 г.
Принята к печати: 13 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 25 декабря 2025 г.
PDF версия
Дан краткий теоретический обзор вопроса об электронейтральности в полупроводниковых лазерах. Показано, что при любых токах накачки, как в стационарных, так и нестационарных условиях, соблюдается глобальная электронейтральность в лазерных структурах. В инжекционных лазерах с низкоразмерной активной областью условие электронейтральности заключается в равенстве суммарной концентрации электронов в объемной волноводной и низкоразмерной активной областях суммарной концентрации дырок в этих областях. Показано, что, ввиду того что при высоких токах накачки каждая из концентраций электронов и дырок в волноводной области существенно выше каждой из этих концентраций в активной области, условие глобальной электронейтральности в лазерной структуре при таких токах практически равносильно условию электронейтральности в объемной волноводной области, а локальная электронейтральность в низкоразмерной активной может нарушаться. Ключевые слова: инжекционные лазеры, полупроводниковые гетероструктуры, низкоразмерная активная область, лазеры на квантовых ямах, лазеры на квантовых точках, волноводная область, электронейтральность.
  1. Zh.I. Alferov, R.F. Kazarinov. USSR Inventors' Certificate No. 181737 (in Russian), Application No. 950840, priority as of March 30, 1963
  2. H. Kroemer. Proc. IEEE, 51 (12), 1782 (1963). DOI: 10.1109/proc.1963.2706. ISSN 0018-9219
  3. Ж.И. Алфёров, В.М. Андреев, Д.З. Гарбузов, Ю.В. Жиляев, Е.П. Морозов, Е.Л. Портной, В.Г. Трофим. ФТП, 4 (9), 1826 (1970)
  4. Р.Ф. Казаринов. ФТП, 7 (4), 763 (1973)
  5. Ж.И. Алфёров, Д.З. Гарбузов, С.В. Зайцев, А.Б. Нивин, А.В. Овчинников, И.С. Тарасов. ФТП, 21 (5), 824 (1987)
  6. R.D. Dupuis, P.D. Dapkus. Appl. Phys. Lett., 31 (7), 466 (1977)
  7. A.Y. Cho. Appl. Phys. Lett., 19 (11), 467 (1971)
  8. Semiconductor Lasers, ed. by E. Kapon (San Diego, CA, USA, Academic, 1999)
  9. Zh.I. Alferov. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 767 (2001)
  10. H. Kroemer. Rev. Mod. Phys., 73 (3), 783 (2001)
  11. З.Н. Соколова, К.В. Бахвалов, А.В. Лютецкий, Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, Л.В. Асрян. ФТП, 50 (5), 679 (2016)
  12. R. Dingle, C.H. Henry. U.S. Patent 3982207, September 21 (1976)
  13. Y. Arakawa, H. Sakaki. Appl. Phys. Lett., 40 (11), 939 (1982)
  14. 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)
  15. L.V. Asryan, R.A. Suris. Semicond. Sci. Technol., 11 (4), 554 (1996)
  16. L.J. Mawst, H. Kim, G. Smith, W. Sun, N. Tansu. Progr. Quant. Electron., 75, 100303 (2021)
  17. M. Zenari, M. Gioannini, M. Buffolo, A. Tibaldi, C. De Santi, J. Norman, C. Shang, M. Dumont, J.E. Bowers, R.W. Herrick, G. Meneghesso, E. Zanoni, M. Meneghini. IEEE J. Select. Topics Quant. Electron., 31 (2), 1500308 (2025)
  18. G. Kornyshov, Yu. Shernyakov, A. Beckman, A. Kharchenko, A. Payusov, S. Mintairov, N. Kalyuzhnyy, O. Simchuk, J. Tkach, V. Dubrovskii, N. Gordeev, M. Maximov. Appl. Phys. Lett., 126, 171101 (2025)
  19. P.-Y. Hsieh, A. Tsiara, B. O'Sullivan, A. MR Sharma, D. Coenen, D. Yudistira, B. Kunert, J. Van Campenhout, I. De Wolf. J. Lightwave Technol., 43 (12), 5811 (2025)
  20. N. Kleemann, R. Gjoni, N. Surkamp, C. Brenner, P. Scherer, M. Van Delden, K. Kolpatzeck, V. Cherniak, J.C. Balzer, M. Moehrle, M.R. Hofmann. Opt. Express, 33 (17), 35723 (2025)
  21. J. Kwoen, J. Jung, M. Kakuda, Y. Arakawa. Electron. Lett., 61, e70308 (2025)
  22. P. Mishra, L. Jarvis, C. Hodges, A. Enderson, F. Albeladi, S.-J. Gillgrass, G.M. Jandu, R. Forrest, C.P. Allford, H. Deng, M. Tang, H. Liu, S. Shutts, P.M. Smowton. IEEE Photonics J., 17 (3), 0600606 (2025)
  23. V. Khatri, V. Sichkovskyi, L. Popilevsky, Y. Kauffmann, G. Eisenstein, J.P. Reithmaier. ACS Photonics, 12, 3687 (2025)
  24. A. Obraztsova, I. Makhov, I. Melnichenko, K. Ivanov, N. Kryzhanovskaya, A. Zhukov. J. Lightwave Technol., 43 (15), 7278 (2025)
  25. A. Babichev, I. Makhov, N. Kryzhanovskaya, A. Blokhin, Y. Zadiranov, Y. Salii, M. Kulagina, M. Bobrov, A. Vasil'ev, S. Blokhin, N. Maleev, M. Tchernycheva, L. Karachinsky, I. Novikov, A. Egorov. IEEE J. Select. Topics Quant. Electron., 31 (5), 1900208 (2025)
  26. Z. He, Q. Chu, F. He, J. Wang, Y. Yao, X. Xu, S. Zhao, H. Huang, F. Grillot, J. Duan. Opt. Express, 33 (21), 44026 (2025)
  27. T. Kaul, G. Erbert, A. Maab dorf, S. Knigge, P. Crump. Semicond. Sci. Technol., 33, 035005 (2018)
  28. J. Piprek. Opt. Quant. Electron., 51, 60 (2019)
  29. L.A. Coldren, S.W. Corzine, M.L. Masanovic. Diode Lasers and Photonic Integrated Circuits. 2nd ed. (Hoboken-N.J., USA, Wiley, 2012)
  30. A.F.J. Levi. Essential Semiconductor Laser Device Physics. 2nd. ed. (Philadelphia, PA, USA, IOP Publishing Ltd., 2025)
  31. L.V. Asryan, S. Luryi, R.A. Suris. IEEE J. Quant. Electron., 39 (3), 404 (2003)
  32. Д.З. Гарбузов, А.В. Овчинников, Н.А. Пихтин, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, В.Б. Халфин. ФТП, 25 (5), 928 (1991)
  33. Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, М.А. Иванов. ФТП, 28 (11), 1983 (1994)
  34. А.Ю. Лешко, А.В. Лютецкий, Н.А. Пихтин, Г.В. Скрынников, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, Н.В. Фeтисова. ФТП, 34 (12), 1457 (2000)
  35. Л.Е. Воробьев, В.Л. Зерова, К.С. Борщев, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов, G. Belenky. ФТП, 42 (6), 753 (2008)
  36. G.E. Shtengel, R.F. Kazarinov, G.L. Belenky, C.L. Reynolds, jr. IEEE J. Quant. Electron., 33 (8), 1396 (1997)
  37. L.V. Asryan, S. Luryi, R.A. Suris. Appl. Phys. Lett., 81 (12), 2154 (2002)
  38. Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов. ФТП, 38 (3), 374 (2004)
  39. З.Н. Соколова, Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, Л.В. Асрян. Квант. электрон., 46 (9), 777 (2016)
  40. Z.N. Sokolova, N.A. Pikhtin, I.S. Tarasov, L.V. Asryan. J. Phys.: Conf. Ser., 740, 012002 (2016). IOP PUBLISHING ISSN: 1742-6588 DOI: 10.1088/1742-6596/740/1/012002
  41. З.Н. Соколова, Д.А. Веселов, Н.А. Пихтин, И.С. Тарасов, Л.В. Асрян. ФТП, 51 (7), 998 (2017)
  42. З.Н. Соколова, Н.А. Пихтин, С.О. Слипченко, Л.В. Асрян. ФТП, 55 (12), 1229 (2021)
  43. L.V. Asryan, Z.N. Sokolova. J. Appl. Phys., 115 (2), 023107 (2014). dx.doi.org/10.1063/1.4861408
  44. Л.В. Асрян. Квант. электрон., 35 (12), 1117 (2005)
  45. K.J. Vahala, C.E. Zah. Appl. Phys. Lett., 52 (23), 1945 (1988)
  46. L.V. Asryan, S. Luryi. Appl. Phys. Lett., 83 (26), 5368 (2003)
  47. S.L. Chuang. Physics of Photonic Devices. 2nd ed. (N.Y., USA, Wiley, 2009)
  48. D.-S. Han, L.V. Asryan. Nanotechnology, 21 (1), 015201 (2010)
  49. D.-S. Han, L.V. Asryan. Appl. Phys. Lett., 92 (25), 251113 (2008)
  50. L.V. Asryan, Y. Wu, R.A. Suris. Appl. Phys. Lett., 98 (13), 131108 (2011)
  51. Z.N. Sokolova, N.A. Pikhtin, L.V. Asryan. J. Lightwave Technol., 36 (11), 2295 (2018)
  52. З.Н. Соколова, Л.В. Асрян. ФТП, 57 (8), 684 (2023)
  53. Л.В. Асрян. Квант. электрон., 49 (6), 522 (2019)
  54. C. Hammack, L.V. Asryan. Electron. Lett., 60 (24), e70117 (2024)
  55. C. Hammack, L.V. Asryan. IEEE J. Quant. Electron., 61 (1), 2000109 (2025)
  56. L.V. Asryan, R.A. Suris. IEEE J. Select. Topics Quant. Electron., 3 (2), 148 (1997).

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme