Регистрация / Вход
Прислать материал

Наблюдение квантования энергии носителей заряда в магнитном поле линейки лазерных диодов

ФИО: Воронова К.А.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: д.т.н., проф. Гармаш В.М.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: ММП-13-2

Согласно классической теории электромагнитных явлений, источником магнетизма являются потоки электрических зарядов. Это означает, что направленный поток заряженных частиц через полупроводниковый лазерный диод так или иначе создает в нем собственное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого будет направлен перпендикулярно вектору напряженности электрического поля в силу своей природы (перпендикулярно направлению электрического тока, проходящего через лазерный диод). В импульсном режиме работы полупроводникового лазера обеспечивается быстрое нарастание импульса тока (менее 10 мкс) и большая амплитуда токового импульса, это приводит к тому, что магнитное поле повторяет импульсное поведение электрического тока. При заданной проекции скорости движения частиц поперек магнитного поля частица может занимать только дискретные энергетические уровни – уровни Ландау.

Полупроводниковые структуры на основе квантовых ям, к которым приложено квантующее магнитное поле, имеют ряд особенностей, представляющих значительный интерес, как с точки зрения фундаментальных исследований, так и сточки зрения прикладных практических применений.

Для исследования были выбраны две линейки лазерных диодов (ЛЛД) из двухсот аналогичных, которые имели одинаковую конструкцию и длину волны излучения 940 нм, были изготовлены на основе гетероструктуры GaAs/InGaAs, сформированной в процессе МОС-гидридной эпитаксии. Для них была построена зависимость интенсивности излучения отдельных диодов ЛЛД от величины тока накачки. В режиме спонтанного излучения при увеличении тока накачки в самом начале зависимости интенсивности излучения от тока накачки имеет место спад интенсивности излучения. Спад интенсивности излучения при увеличении тока накачки связан с поглощением и накоплением электрической энергии полупроводниковой средой. За счет поглощения энергии полупроводниковая среда частично переходит в другое состояние, состояние с более высокой энергией. Для того чтобы проанализировать, как ведет себя спад интенсивности по отдельным диодам линейки, для кривой интенсивности определили угол наклона линейной части. Таким образом, для каждого лазерного диода линейки был найден свой характерный угол наклона кривой интенсивности по отношению к оси токов. Далее все величины углов наклона кривой для лазерных диодов были сгруппированы по величине от наименьшего к большему. Было показано, что величина поглощаемой энергии накачки принимает строго дискретные значения.

В заключение был сделан вывод о том, что в лазерных диодах в составе ЛЛД, к которым приложена ускоряющая разность потенциалов, в режиме люминесценции может иметь место квантование энергии свободных носителей в собственном поперечном магнитном поле.