第三节 异质结半导体激光器的工作原理53.ppt

异质结激光器的“结”是用不同的半导体材料制成的，采用异质结激光器的目的是为了有效地限制光波和载流子，降低阈值电流，提高效率。一.异质结激光器的结构A.单异质结激光器与双异质结激光器（从材料）GaAs材料与GaAl材料Ga1-xAlxAs是指在GaAs材料中掺入AlAs而形成，叫作砷镓铝晶体，1-x,x是指AlAs与GaAs的比例。B.反型异质结与同型异质结（从导电类型）反型：如n-GaAs与p-GaAlAsorp-GaAs与n-GaAlAs同型：如p-GaAs与p-GaAlAsorn-GaAs与n-GaAlAs当形成异质结时，电子np空穴pn1.在导带底，能量突变，在这里形成“光路”。2.在价带底，能量突变,在这里形成“凹口”。3.导带的势垒与价带不同，导带势垒低，而价带势垒高。4.当n区的电子进入p区时所遇到的阻力要大。当p区的空穴进入n区时所遇到的阻力要小。5.势垒的减低和增高与.有关，即与两材料的禁带宽度之差有关。B.同质结1.因为由于禁带宽度大的p型半导体比禁带宽度小的p型半导体的低，所以空穴将由流动，在p1形成空穴积累，而在p2形成耗尽层。由于p型半导体中电子是少数载流子，故电子的扩散不计。由于空穴的扩散，p2中的不断上升，p1中的下降，直到二者平衡。由于内建场的存在，p2中的能级与同时上升。由于内建场的存在，p1中的能级与同时下降。平衡时同型异质结的能带。同型与反型对比1.反型：两方的载流子分别向对方扩散，在两种材料中都形成阻挡层。2.同型：只有一种材料的载流子向对方扩散，同时在这种材料中形成阻挡层。经过几个扩散长度之后，非平衡载流子全部复合完毕，这一区域叫做扩散区。同理在n区得边界处也有向n内部扩散得空穴流。非平衡状态下P－N结的能带。1.正向偏压V使n区的能带及Fermi都相对于P区降低eV。2.非平衡态载流子的存在使Fermi能级分离成导带和价带的准Fermi能级。准Fermi能级偏离Fermi能级的情况由非平衡载流子的浓度来决定。3.n区电子使多数载流子，非平衡态载流子影响较小。不变。4.由于耗尽层极窄，结区的准可认为与n区相同。5.p区电子是少数非平衡载流子，影响显著，由于非平衡载流子随着深入p区而减少，故导带的准随深入p区而减少，直到非平衡载流子的0处与p区重合为止。在结区及其两侧出现了双简并or形成粒子数反转分布，变成激活区叫做作用区or有源区。ForwardBiasedPNJunction(LED)
DoubleHeterojunction
LEDSpectrum
LEDfibercoupling