异质结激光器的结是用不同的半导体材料制成的采用异ppt课件

1、1-1Copyright Wang Yan 异质结激光器的异质结激光器的“结是用不同的半导体资料制成的，采用异结是用不同的半导体资料制成的，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，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。提高效率。一一. .异质结激光器的构造异质结激光器的构造A.A.单异质结激光器与双异质结激光器从资料单异质结激光器与双异质结激光器从资料GaAsGaAs资料与资料与GaAlGaAl资料资料Ga1-xAlxAsGa1-xAlxAs是指在是指在GaAsGaAs资料中掺入资料中掺入AlAsAlAs而构成，叫作砷镓铝晶体，而构成，

2、叫作砷镓铝晶体，1-x,x1-x,x是指是指AlAsAlAs与与GaAsGaAs的比例。的比例。第三节第三节 异质结半导体激光器的任务原理异质结半导体激光器的任务原理1-2Copyright Wang YanB.B.反型异质结与同型异质结从导电类型反型异质结与同型异质结从导电类型反型：如反型：如n-GaAsn-GaAs与与p-GaAlAs or p-GaAsp-GaAlAs or p-GaAs与与n-GaAlAs n-GaAlAs 同型：如同型：如p-GaAsp-GaAs与与p-GaAlAs or n-GaAsp-GaAlAs or n-GaAs与与n-GaAlAs n-GaAlAs 二异质结

3、的能带图刘恩科二异质结的能带图刘恩科chapter9)chapter9)A.A.反型异质反型异质212121122ccvvcccvvvcvggEEEEEEEEEEEEEE (a)p(a)p、n n型型不是简并型不是简并型构成异质结之前热平衡形状构成异质结之前热平衡形状下下1-3Copyright Wang Yan当构成异质结时，电子当构成异质结时，电子n p 空穴空穴p n直到两半导体有相等的直到两半导体有相等的 ，异质结即处于平衡形状。，异质结即处于平衡形状。与与p-np-n结一样，在两种半导体资料上界面的两侧构成空间电荷区。结一样，在两种半导体资料上界面的两侧构成空间电荷区。N N型半导体

4、一边为正电荷，型半导体一边为正电荷，P P型半导体一边为负电荷，这就是异质结区阻挠层。型半导体一边为负电荷，这就是异质结区阻挠层。由于内建场的存在，使电子具有了附加电位能，因此使空间电荷区由于内建场的存在，使电子具有了附加电位能，因此使空间电荷区的能带发生了弯曲根本与的能带发生了弯曲根本与p-np-n结的构成一样的。结的构成一样的。区别：由于禁带区别：由于禁带 不同，因此在两资料的上界面附近其能带不同，因此在两资料的上界面附近其能带出现与出现与p-np-n结不同的特点：一能带在这界面处的变化是不延续的。结不同的特点：一能带在这界面处的变化是不延续的。fEgE1-4Copyright Wang

5、Yan1.1.在导带底，能量突变在导带底，能量突变 ，在这里构成，在这里构成“光路。光路。2.2.在价带底，能量突变在价带底，能量突变 , , 在这里构成在这里构成“凹口。凹口。3.3.导带的势垒与价带不同，导带势垒低，而价带势垒高。导带的势垒与价带不同，导带势垒低，而价带势垒高。4.4.当当n n区的电子进入区的电子进入p p区时所遇到的阻力要大。区时所遇到的阻力要大。 当当p p区的空穴进入区的空穴进入n n区时所遇到的阻力要小。区时所遇到的阻力要小。5.5.势垒的减低和增高与势垒的减低和增高与 . . 有关，即与两资料的禁带有关，即与两资料的禁带宽度宽度 之差有关。之差有关。 cEvEv

6、E2gE1gEcE1-5Copyright Wang YanB.B.同质结同质结1.1.由于由于由于禁带宽度大的由于禁带宽度大的p p型半导体比禁带宽度小的型半导体比禁带宽度小的p p型半导体的型半导体的 低，低，所以空穴将由所以空穴将由 流动，在流动，在p1p1构成空穴积累，而在构成空穴积累，而在p2p2构成耗尽层。构成耗尽层。由于由于p p型半导体中电子是少数载流子，故电子的分散不计。由于空型半导体中电子是少数载流子，故电子的分散不计。由于空穴的分散，穴的分散，p2p2中的中的 不断上升，不断上升， p1p1中的中的 下降，直到下降，直到 二者平衡。二者平衡。21ffEEgE21pp2fE

7、1fE12ffEE1-6Copyright Wang Yan由于内建场的存在，由于内建场的存在，p2p2中的能级与中的能级与 同时上升。同时上升。由于内建场的存在，由于内建场的存在，p1p1中的能级与中的能级与 同时下降。同时下降。平衡时平衡时 同型异质结的能带。同型异质结的能带。fEfEpp1-7Copyright Wang Yan同型与反型对比同型与反型对比 1.1.反型：两方的载流子分别向对方分散，在两种资料中都构反型：两方的载流子分别向对方分散，在两种资料中都构成阻挠层。成阻挠层。 2.2.同型：只需一种资料的载流子向对方分散，同时在这种资同型：只需一种资料的载流子向对方分散，同时在这

8、种资料中构成阻挠层。料中构成阻挠层。1-8Copyright Wang Yan经过几个分散长度之后，非平衡载流子全部复合终了，这一区域叫经过几个分散长度之后，非平衡载流子全部复合终了，这一区域叫做分散区。做分散区。同理在同理在n n区得边境处也有向区得边境处也有向n n内部分散得空穴流。内部分散得空穴流。非平衡形状下非平衡形状下P PN N结的能带。结的能带。 1.1.正向偏压正向偏压V V使使n n区的能带及区的能带及FermiFermi都相对于都相对于P P区降低区降低eVeV。2.2.非平衡态载流子的存在使非平衡态载流子的存在使FermiFermi能级分别成能级分别成 导带和价导带和价带

9、的准带的准FermiFermi能级。准能级。准FermiFermi能级偏离能级偏离FermiFermi能级的情况由非平衡载能级的情况由非平衡载流子的浓度来决议。流子的浓度来决议。pfEpfEvfEGE1-9Copyright Wang Yan3.n3.n区电子使多数载流子，非平衡态载流子影响较小。区电子使多数载流子，非平衡态载流子影响较小。 不变。不变。4.4.由于耗尽层极窄，结区的准由于耗尽层极窄，结区的准 可以为与可以为与n n区一样。区一样。5.p5.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化着深化p p区而减少，

10、故导带的准区而减少，故导带的准 随深化随深化p p区而减少，直到非平区而减少，直到非平衡载流子的衡载流子的0 0处与处与p p区区 重合为止。重合为止。fEcfEfEpfE价带的价带的 类似。类似。p p区不受非平衡载流子的影响。区不受非平衡载流子的影响。结区与结区与P P区一样，在区一样，在n n区随非平衡载流子的减少而减少。区随非平衡载流子的减少而减少。vfE1-10Copyright Wang Yan在结区及其两侧在结区及其两侧 出现了双简并出现了双简并or构成粒子构成粒子数反转分布，变成激活区叫做作用区数反转分布，变成激活区叫做作用区or有源区。有源区。ccfEEvvfEE当光子经过时可放大当光子经过时可放大增益条件增益条件正向偏压正向偏压gvfcfEf hEEeVEEvfcfeEeEEVgvfcf1-11Copyri