Wzmocnienie (Gain) Struktura wurtzytu: Hamiltonian, stosowany model, metody obliczeniowe Wyniki obliczeń

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wzmocnienie (Gain) Struktura wurtzytu: Hamiltonian, stosowany model, metody obliczeniowe Wyniki obliczeń"

Teresa Nowicka
6 lat temu
Przeglądów:

1 Wmonienie Gain Struktura wurtytu: Hamiltonian, stosowany model, metody oblieniowe Wyniki oblień Wnioski Widma fotoluminesenji i wmonienia w studniah AlGaN/AlGaN Widma fotoluminesenji i wmonienia w studniah GaN/InGaN

2 Wmonienie Gain: definije Wmonienie optyne g e optial gain: -liba fotonów emitowana w jednoste objętośi w jednoste asu. -kierunek propagaji pola elektromagnetynego Wmonienie modowe ge modal gain: Wmonienie wiąane propagają pola elektromagnetynego w lasere mody TM g TM i T g T. Diferential gain: Wmonienie wiąane e mianą wywołaną dodaniem nośników do struktury dg/dn.

3 Hamiltonian w strukture wurytu. Hamiltonian C6v4 Hamiltonian dla pasma walenyjnego Onaenia Funkje baowe

4 Naprężenia w strukture wurytu a a a C C,,,, v v v,;,; ;, 4 DD bdd aaa a v t a a a y x, ', ', ', ' v v v t y x t C C a a a a y x y x D D D D 4 ; ; so r Pasmo prewodnitwa, prybliżenie paraboline poiomy w paśmie walenyjnym,, Naprężenia

5 V. Fiorentini and F. Bernardini, Phys. Rev. 6, ; I. Vurgaftman and J.R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 675 ; Nieliniowa polaryaja III-N Spontaneous polariation Pieoeletri polariation Liniowa aproksymaja jest dobra dla polaryaji pieoelektrynej b InGaN InN GaN P Px xpxx SP SP SP P xp x P InGaN InN PZ PZ GaN PZ

6 Wewnętrne pole elektryne w heterostrukturah Periodyne warunki bregowe: Pole elektryne w n-tej warstwie: F n q q q Struktura bwbw q l q F q lp/ q l q/ n q PLP wbw PLP b wb Fb Fw LL LL wb bw p l q/ n q q q wb bw l i, i,p i l serokośi posególnyh warstw - stałe dielektryne p- polaryaja w n-tej warstwie

7 Równanie Shrödingera ora Poissona V m l D b F b b D F D D D d n N T k T k m n n n T k N N n N exp ln * exp e V V p p Równanie Shrödingera ora równanie Poissona e mienną stałą dielektryną Parametrem w oblieniah jest gęstość nośników w studni n, dodatkowo w oblieniah można uwględnić domieskowanie każdej warstw struktury Potenjał próbny Rowiąywanie równania w sposób samo-ugodniony Wynaanie quasi poiomów Fermiego pry adanej konentraji Równanie Shrödingera: Równanie Poissona: d m g m i N *

8 Oblianie wmonienia Wmonienie M i maier opisująa wkłady do posególnyh Prejść optynyh TM T I- ałka prykryia elektronu i diury L- funkja opisująa poserenie Lotentian Maier opisująa wkłady posególnyh prejść

9 Shemat oblieniowy Parametry wejśiowe: materiały studni i bariery i romiary Wynaenie: shematu potenjału, mas efektywnyh, parametrów Luttingera Oblienie funkji falowyh i poiomów Fermiego Propagaja fali elektromagnetynej, Oblienie propagaji pola T i TM Oblienie ałek prekryia pomiędy stanami elektronowymi i diurowymi. Oblienie wmonienia Gain T ora TM

Możliwe od otrymania długośi fali w strukturah AlGaN/AlGaN w pełnym akresie składów Struktura AlGaN/AlGaN Presunięia pasm wywołane naprężeniami w strukture AlGaN/AlGaN Wavelengths nm 8 6 4 8 6 4 a

10 Możliwe od otrymania długośi fali w strukturah AlGaN/AlGaN w pełnym akresie składów Struktura AlGaN/AlGaN Presunięia pasm wywołane naprężeniami w strukture AlGaN/AlGaN Wavelengths nm a y=% nm Al y Ga -y N dnm Al x Ga -x N QW 8nm Al y Ga -y N Al x Ga -x N/Al y Ga -y N QW b y=4% y=6% d y=8% e y=% d=nm d=nm g Strained g d=nm d=4nm d=5nm d=6nm Aluminium onentration in Al x Ga -x N QW, x % Na baie studni kwantowyh AlGaN/AlGaN jesteśmy w stanie pokryć akres spektralny UVA UVB i UVC UVA UVC UVB

11 Polaryaja Te i Tm w strukturah AlGaN/AlGaN

12 Prykryia funkji falowyh letron-hole overlap integral for the fundamental transition.. a y=% d=nm d=nm d=nm d=4nm d=5nm d=6nm Al x Ga -x N/Al y Ga -y N QW b y=4% y=6% d y=8% e y=% Aluminium onentration in Al x Ga -x N QW, x % nergy ev a d=nm =.74 GaNd/Al. Ga.8 N8nm b d=nm =.5 d=4nm = γ = Ψ e Ψ h Distane nm d d=6nm =.7 Wra e wrostem serokośi studni prykryie funkji falowyh elektronu i diury maleje

13 Możliwe długośi fal i prykryia funkji falowyh dla studni kwantowyh o różnej serokośi bariery Wavelengths nm a y=% 4 6 bnm Al y Ga -y N dnm Al x Ga -x N QW bnm Al y Ga -y N Al x Ga -x N/Al y Ga -y N QW b y=4% x=y-% y=6% QW width, d nm d y=8% e y=% b=4nm b=8nm b=nm b=6nm UVA UVC UVB letron-hole overlap integral for the fundamental transition.. a y=% Al x Ga -x Nd/Al y Ga -y Nb QW b y=4% y=6% d y=8% e y=% b=4nm b=8nm b=nm b=6nm QW width, d nm Długość fali prejśia podstawowego można modulować serokośią bariery Prykryia funkji falowyh wra e wrostem serokośi studni drastynie maleją

14 Intensywność fotoluminesenji w studniah AlGaN/AlGaN w pełnym akresie składów Luminesene intensity a y=% b y=4% y=6% d y=8% e y=% UVC UVB UVA Al x Ga -x Nd/Al y Ga -y Nb x=y-% d=nm: b=4nm b=8nm b=nm d=4nm: b=4nm b=8nm b=nm Wavelengths nm Luminesenja stan podstawowy Normowanie widm prawdopodobieństwo prejśia Widma ostały asymulowane ałożeniem fluktuaji serokośi i składu model losowej studni kwantowej Wra e wrostem serokośi studni intensywność fotoluminesenji maleje

15 Symulaja widm fotoluminesenji Normowanie widm prawdopodobieństwo prejśia Uwględniono fluktuaję serokośi studni i składu Al Wra e wrostem konentraji Al w studni intensywność fotoluminesenji maleje

Porównanie widm fotoluminesenji widmami wmonienia optynego luminesenja Prejśie podstawowe wmonienie Wsystkie możliwe Prejśia wkładem Proporjonalnym do

16 Porównanie widm fotoluminesenji widmami wmonienia optynego luminesenja Prejśie podstawowe wmonienie Wsystkie możliwe Prejśia wkładem Proporjonalnym do Prykryia funkji falowyh Presunięie w stronę krótsyh fal widm wmonienia wiąane jest dodatkowo modyfikają struktury po oblieniah samougodnionyh wpływ konentraji

17 Oblienia wmonienia optynego w studni AlGaN na podłożu AlGaN dla różnyh konentraji Al w studni Oblień wmonienia dokonano w prediale składów nie prekraająym % naprężeń w studni

18 Zależność wmonienia optynego od konentraji nośników w studni Presunięie pomiędy widmem luminesenji i wmonienia wynika efektów polaryayjnyh i wrasta wra konentrają swobodnyh nośników w studni. fekt ten jest bardiej widony w sersyh studniah

19 A. Fisher, H. Kuhne and H. Riher Phys. Rew Lett. 7, Grubość krytyna Ga -x In x N Grubość krytyna h : niedopasowanie sieiowe pomiędy podłożem i materiałem. ksperymentalnie obserwuje się więkse grubośi krytyne niż obliane pry pomoy modeli teoretynyh. Równanie: bos h x 4 ln. 86 h 4os b x konentraja dokładanyh atomów do układu In w tym prypadku - współynniki Poissona The ritial thikness A InGaN on GaN In ontent in InGaN

20 Prejśie podstawowe w polarnej i niepolarnej studni GaInN/GaN Transition energy h-e ev,5,,5 with eletri field ML, 5ML 5ML ML 5ML,5 ML Strained g, GaN/Ga -x In x N Unstrained g,5,5,,,4,6,8, Indium ontent in quantum well, x,5 Wavelength m Transition energy h-e ev,5,,5, 5ML without eletri field ML 5ML Strained g ML,5 Unstrained g, GaN/Ga -x In x N,5,5,,,4,6,8, Indium ontent in quantum well, x,5 Wavelength m

21 Prejśia podstawowe i wbudone w studniah GaN/InGaN nergy ev nergy ev n< 7 m - - a n< 7 m - d=nm x=. d=4nm x=. b n=x 9 m - d=nm x=. 5 5 Distane nm d n=x 9 m - d=4nm x= Distane nm Propability Propability,6,5,4,,,,,,,, a n< 7 m - d=nm x=.,5,,5,6 n< 7 m -,5 d=4nm x=.,4,,5,,5 b n=x 9 m - d=nm x=.,5,,5 Transition energy ev d n=x 9 m - d=4nm x=.,,5,,5 Transition energy ev Dla serokih studni kwantowyh prawdopodobieństwo prejśia podstawowego jest bliskie. Po dodaniu konentraji do oblień prawdopodobieństwo rośnie ale energia prejśia podstawowego również wrasta Prawdopodobieństwa prejść o różnym numere typu:ehsą różne od i więkse od prejść eh W widmie wmonienia prejśie podstawowe może być niewidone

22 Porównanie widm fotoluminesenji widmami wmonienia optynego dla studni InGaN Analiują widma luminesenji jesteśmy w stanie pokryć akres światła widialnego

23 Porównania widm wmonienia widmami fotoluminesenji dla studni różną serokośią bariery

24 Zależność widma wmonienia od konentraji nośników w studni InGaN T mode of material gain /m a d=nm b d=nm d=4nm GaN8nm/In. Ga.8 Nd Carrier onentration: x 9 m - x 9 m - x 9 m -,4,6,8,9,6,,, Luminesene intensity Widma wmonienia są presunięte wględem widma luminesenji. fekt ten jest bardiej widony dla sersyh studni Presunięia te są więkse niż w studni AlGaN/AlGaN, Wavelengths nm

25 Wnioski Na baie studni kwantowyh AlGaN/AlGaN można pokryć akres spektralny UVA UVB i UVC Widma fotoluminesenji są nanie presunięte spektralnie w porównaniu widmami wmonienia na skutek efektów wiąanyh istnieniem pól elektrynyh fekty te są bardiej widone w studniah GaN/InGaN gdie teoretynie można pokryć ały akres spektralny światła widialnego, jednak uyskanie barwy ielonej jest już istotnym problemem

Podobne dokumenty

Modele kp Studnia kwantowa

Modele kp Studnia kwantowa Przegląd modeli pozwalających obliczyć strukturę pasmową materiałów półprzewodnikowych. Metoda Fal płaskich Transformata Fouriera Przykładowe wyniki Model Kaine Hamiltonian z