 |
|
Виды излучательных переходов
В газовых и твердотельных лазерах переходы происходят между энергетическими уровнями атомов или молекул. В полупроводниковых лазерах переходы происходят между энергетическими зонами или между энергетическими зонами и энергетическими уровнями примеси. Длина волны излучения 
определяется разностью энергий уровней между которыми происходит преимущественный переход электронов при рекомбинации. Существуют два вида рекомбинации неравновесных носителей в полупроводниковых материалах :
· прямая межзонная рекомбинация,
· рекомбинация через уровни дефектов.
При межзонной рекомбинации электрона и дырки происходит испускание энергии, соответствующей ширине запрещенной зоны. Эта энергия может испускаться в виде кванта света, затрачиваться на образование другого свободного носителя или возбуждать фононы. Первый тип рекомбинации называется излучательнойрекомбинацией, а остальные два – безизлучательными.
Вероятность излучательной рекомбинации зависит от структуры энергетических зон полупроводника. Наибольшую вероятность излучательной рекомбинации имеют полупроводники с прямыми переходами, такие как GaAs, в то время как у полупроводников с непрямыми переходами ( Si, Ge ) эта вероятность мала.
 |
Вероятность рекомбинации зависит от концентрации как избыточных электронов так и дырок. В полупроводниковых лазерах излучательную рекомбинацию можно увеличить за счет повышения концентрации как электронов так и дырок в области p-n структуры. С повышением концентрации примеси донорные уровни расширяются, сливаясь в полосу, которая может перекрываться с зоной проводимости. Такой полупроводник называется вырожденным n – типа. Аналогичное вырождение может наблюдаться и при повышении концентрации акцепторной примеси. В этом случае полоса акцепторных уровней частично перекрывается с валентной зоной. Такой полупроводник называется вырожденным p – типа. В вырожденных полупроводниках n-типа уровень Ферми может располагаться в зоне проводимости, а в вырожденных полупроводниках p-типа уровень Ферми может располагаться в валентной зоне (рис.3.1).
рис.3.1
ЕВ, Еп – энергии дна валентной зоны и потолка зоны проводимости соответственно,
ЕF – энергия уровня Ферми.