Разработка твердотельного источника ультрафиолетового излучения на основе полупроводниковой наноструктуры с квантовой ямой

Лазеры УФ диапазона широко используются в спектральном анализе различных веществ и сред как в исследовательских целях, так и при решении практических задач.  Такие лазеры необходимы и для широкого круга медико-биологических приложений, развития новых систем скрытой помехозащищенной УФ-оптической связи и др.

Данная работа посвящена разработке твердотельного источника УФ излучения на основе полупроводниковой (п/пр.) структуры с квантовой ямой. Для расчета простейшего варианта п/пр. наноструктуры с квантовой ямой, предназначенной для создания твердотельного источника УФ излучения с длиной волны ʎ=356 нм выбрана двойная гетероструктура с квантовой ямой I типа  Al_0,07Ga_0,93N/GaN. Расчет электронных свойств полупроводниковой наноструктуры с квантовой ямой проведен численными методами. Проведенный расчет энергии и количества уровней размерного квантования электронов и дырок позволил уточнить значение ʎ в 356,81 нм, отличающееся от предварительного приближенного расчета в 365 нм, так как в расчете были учтены энергии уровней электронов и дырок, определяющих главный оптический переход. В результате расчета влияния упругих напряжений, возникающих из-за разности параметров решетки материалов гетероструктуры, на параметры структуры, было определено, что изменение энергии уровней составило менее 0,00105 эВ, а длина волны испускаемого излучения составила 356,73 нм. Этот результат подтверждает, что гетероструктура с квантовой ямой I типа, изготовленная из материалов с параметрами кристаллической решетки, различающимися менее чем на 0,156%, не подвергается воздействию упругих напряжений. Энергия связи 2D- экситона, локализованного на тяжелой дырке, составила 42 мэВ. т. е.  экситон не будет распадаться при 300 К и возможны экситонные излучательные переходы.

Научный руководитель -  к.ф.-м.н., с.н.с., Кобелева С.П.