Техника - молодёжи 2009-06, страница 5
оптических и электрических потерь. Пороговые токи были очень высоки, и для получения генерации требовались низкие температуры. Эффективность СИД была также очень низкой вследствие высоких внутренних потерь. Важный шаг был сделан сразу же после создания лазеров на р-п-перехо-дах, когда концепция лазера на двойной гстероструктуре (ДГС) была независимо сформулирована нами и Г. Крёмером. В своей статье Г. Крёмер предложил использовать двойные ге-тероструктуры для пространственного ограничения носителей в активной области. Он предположил, что «с помощью пары гетеропереходных инжекторов лазерная генерация может быть осуществлена во многих непря-мозонных полупроводниках и улучшена в прямозонных». В нашем патенте мы также отметили возможность достижения высокой плотности инжектированных носителей и инверсной заселённости с помощью «двойной» инжекции. Мы особо указали на то, что лазеры на гомопере-ходах «не обеспечивают непрерывного режима генерации при высоких температурах» и, как дополнительное преимущество ДГС-лазеров, мы рассмотрели возможность «увеличения излучающей поверхности и использования новых материалов для получения излучения в различных областях спектра». Первоначально теория развивалась существенно быстрее, чем экспериментальная реализация. В 1966 г, мы предсказали, что плотность инжектированных носителей могла бы на несколько порядков превосходить плотность носителей в широкозонном эмиттере (эффект «сверхинжекции»), В том же году в статье, посланной в новый советский журнал «Физика и техника полупроводников», я обобщил наше понимание основных преимуществ ДГС для различных приборов, особенно для лазеров и высокомощных выпрямителей. Вот самые важные особенности полупроводниковых гетероструктур, которые мы выделили в то время: I) сверхинжекция носителей, 2) опти-чеекое ограничение и 3) электронное ограничение. Транзистор на основе полупроводниковых наноеетероструктур для современных сверхскоростных систем связи и локации. Схематическое поперечное сечение (а) и изображение реальной приборной структуры в растровом электронном микроскопе (б). Электрический ток проходит между контактами стока и истоке по слою канала и управляется напряжением на затворе. Сверхвысокая (десятки и сотни гигагерц) рабочая частота прибора обеспечивается используемыми полупроводниковыми материалами и очень коротким (0,1-0,2 мкм) затвором Новое поколение СИД -RGB-диоды, Этот прибор состоит из четырёх отдельных диодов с разными частотами излучения, каждый из которых управляется отдельно I через контактные площадки по периметру прибора) и может плавно менять интенсивность свечения. Таким образом можно получить любой цвет, в том числе и белый. Вверху — заготовка: эпитаксиалышя пластина, содержащая десятки тысяч гетероструктур — будущих диодов Реализация эффекта «широкозонного окна» была очень важна для фо-гоприёмников, солнечных батарей и светодиодов. Это позволило значительно расширить и точно контролировать спектральную область солнечных элементов и фотодетекторов и радикально улучшить эффективность светодиодов. Теперь осталось найти гетер о структуру, где эти явления могли бы быть реализованы. В то время существовал общий скептицизм относительно возможности создания «идеального» гетероперехода с бездефектной границей и, тем более, с теоретически предсказываемыми инжекционными свойствами. Патент лазера на ДГС многими рассматривался как «бумажный патент». Главным образом из-за этого общего скептицизма существовало лишь несколько групп, пытавшихся найти «идеальную пару», что являлось, конечно, трудной задачей. Требовалось выполнение многих условий еовмеети-мости тепловых, электрических, крис-таллохимических свойств контактирующих материалов, а также их кристаллической и зонной структур. Для «совместимости* материалы пары должны удовлетворять первому — и самому важному — условию: иметь наиболее близкие значения постоянных решётки. Поэтому гетеропереходы в системе AlAs-GaAs были предпочтительнее. Однако для того чтобы начать работы по получению и исследованию свойств гетеропереходов, требовалось преодолеть определённый психологический барьер, К тому времени AlAs был уже давно получен, но многие свойства этого соединения оставались неисследованными, так как было известно, что AlAs химически нестабилен и разлагается во влажной атмосфере. Возможность получения устойчивого и приспособленною для практических приложений гетероперехода в этой системе казалась малопсрспективной. Первоначально наши попытки создать ДГС были связаны с решёточно-несогласованной системой GaAsR Мы успешно изготовили первые лазеры на основе ДГС в этой системе методом газофазной эпитаксии (ГФЭ). Однако из-за несоответствия параметров решётки лазерная генерация, как и в лазерах на гомопереходах, могла осуществляться только при температуре жидкого азота. К концу 1966 г. мы пришли к выводу, что даже небольшое несоответствие па- Щассинация SiN Исток Затвор -легирование Si Канальный слой. InGaAs Буферный слой, In AlAs Подложка. InP
|
