Новости науки 29.01.01 Лазеры на квантовых точках для систем оптоволоконной связи - дело близкого будущего

Получение излучения в диапазоне длин волн 1.3 и 1.55 мкм на основе полупроводниковых гетероструктур на подложках GaAs является актуальной задачей современной микроэлектроники, так как лазеры этого диапазона являются основными компонентами современных систем оптоволоконной связи. Одним из двух наиболее вероятных кандидатов на создание работающих при комнатной температуре лазеров на этот диапазон являются гетероструктуры на основе полупроводниковых соединений InGaAs и GaAs. В "простых" гетероструктурах с тонкими (тысячные доли микрона) слоями InGaAs в GaAs максимальная длина волны излучения составляет 1.21 мкм. Дальнейшее увеличение длины волны требует увеличения толщины слоя InGaAs (при столь малой толщине слоя спектр излучения определяется квантовомеханическими эффектами), что из-за большого отличия постоянных кристаллической решетки материалов приводит к катастрофическому ухудшению качества структуры. Однако вовсе не обязательно растить сплошные слои! При определенных условиях роста слой распадается на совокупность "островков" (с характерными размерами в тысячные доли микрона), эти включения-островки называются квантовыми точками. Если мы вырастим на небольших расстояниях друг от друга (см. фото) несколько слоев таких островков, то из-за квантовомеханических эффектов спектр излучения структуры сместится в более длинноволновую область. Недавно в работе ученых из Физико-технического института им.А.Ф.Иоффе было показано, что использование модифицированной технологии роста структур с подобными близко расположенными слоями квантовых точек InGaAs в GaAs делает возможным получение при комнатной температуре излучения с длиной волны 1.3 - 1.4 мкм.

Фотография образца с десятью связанными плоскостями квантовых точек, полученная методом просвечивающей электронной микроскопии. Можно видеть корреляцию в положении островков в соседних слоях ("колонки" квантовых точек). Также заметно, что размеры островков (в плоскости слоя) в каждом следующем ряду превышают размеры островков в предыдущем ряду и в верхних рядах происходит "перекрытие" островков. А чем больше размер квантовой точки, тем больше длина волны излучения.

перейти к началу страницы