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需使用重掺杂的半导体材料

时间:2020-10-12 13:59

  1.注入式同质结激光器的振荡道理。因为半导体质料自身拥有特地晶体组织和电子组织,故变成激光的机理有其特地性•。(1)半导体的能带组织。半导体质料多是晶体组织。当洪量原子原则而密切地连合成晶体时,晶体中那些价电子都处正在晶体能带上•。价电子所处的能带称价带(对应较低能量)。与价带近来的高能带称导带•,能带之间的空域称为禁带。当加表电场时,价带中电子跃迁到导带中去,正在导带中可能自正在运动而起导电效力。同时,价带中失掉一个电子,则相当于显示一个带正电的空穴•,这种空穴正在表电场的效力下,也能起导电效力。所以,价带中空穴和导带中的电子都有导电效力•,统称为载流子••。(2)掺杂半导体与p-n结。没有杂质的纯净半导体,称为本征半导体。即使正在本征半导体中掺入杂质原子•,则正在导带之下和价带之上变成了杂质能级•,分散称为施主能级和受主能级••。有施主能级的半导体称为n型半导体;有受主能级的半导体称这p型半导体。正在常温下,热能使n型半导体的大个人施主原子被离化•,个中电子被激起到导带上,成为自正在电子。而p型半导体的大个人受主原子则俘获了价带中的电子•,正在价带中变成空穴。所以,n型半导体重要由导带中的电子导电;p型半导体重要由价带中的空穴导电•。半导体激光器中所用半导体质料,掺杂浓度较大,n型杂质原子数凡是为(2-5)× 1018cm-1;p型为(1-3)×1019cm-1。正在一块半导体质料中,从p型区到n型区乍然转折的区域称为p-n结。其交壤面处将变成一空间电荷区。n型半导体带中电子要向p区扩散,而p型半导体价带中的空穴要向n区扩散。如许一来•,组织左近的n型区因为是施主而带正电•,结区左近的p型区因为是受主而带负电。正在交壤面处变成一个由n区指向p区的电场,称为自修电场。此电场会造止电子和空穴的陆续扩散•。(3)p-n结电注入激起机理••。若正在变成了p-n结的半导体质料上加上正向偏压•,p区接正极,n区接负极。彰着,正向电压的电场与p-n结的自修电场目标相反•,它衰弱了自修电场对晶体中电子扩散运动的反对效力,使n区中的自正在电子正在正向电压的效力下,又源源不时地通过p-n结向p区扩散•,正在结区内同时存正在着洪量导带中的电子和价带中的空穴时,它们将正在注入区出现复合,当导带中的电子跃迁到价带时,多余的能量就以光的体例发射出来。这即是半导体场致发光的机理,这种自愿复合的发光称为自愿辐射•。要使p-n结出现激光,必需正在组织内变成粒子反转分散形态,需行使重掺杂的半导体质料,哀求注入p-n结的电流足够大(如30000A/cm2)。如许正在p-n结的局限区域内,就能变成导带中的电子多于价带中空穴数的反转分散形态,从而出现受激复合辐射而发出激光。2.半导体激光器组织••。其表形及巨细与幼功率半导体三极管差不多•,仅正在表壳上多一个激光输出窗口。夹着结区的p区与n区做成层状,结区厚为几十微米,面积约幼于1mm2。半导体激光器的光学谐振腔是行使与p-n结平面相笔直的天然解理面(110面)组成,它有35的反射率,已足以惹起激光振荡。若需加多反射率可正在晶面上镀一层二氧化硅,再镀一层金属银膜,可获取95%以上的反射率。

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