Введение
ГЛАВА I. Излучательные и безызлучательныс внутризонные переходы электронов в квантовых ямах (обзор литературы) 14
1.1. Энергетический спектр и волновые функции электронов в квантовых ямах на основе соединений АШВУ 14
1.2. Оптические переходы электронов в квантовых ямах 18
1.2.1. Внутриподзонные переходы 19
1.2.2. Межподзонные переходы 19
1.2.3. Эффекты, влияющие на спектр межподзонного поглощения 20
1.2.4. Фотоионизация квантовых ям 22
1.3. Безызлучательные внутризонные переходы неравновесных электронов в квантовых ямах 23
1.3.1. Расчет вероятностей внутризонных переходов электронов при основных безызлучательных механизмах рассеяния 24
1.3.2. Скорость релаксации энергии неравновесных электронов 28
1.3.3. Влияние неравновесных фононов на оптические явления в объемных полупроводниках и квантовых ямах 29
1.4. Некоторые методы получения инверсии населенности и модуляции излучения среднего инфракрасного диапазона в квантовых ямах 29
1.4.1. Инверсия населенности 3 0
1.4.2. Модуляция 36
ГЛАВА II. Влияние неравновесных фононов на внутризонные эмиссию и поглощение света горячими электронами в квантовых ямах 38
2.1. Влияние неравновесных оптических фононов на скорость рассеяния энергии горячих электронов в квантовых ямах 39
2.1.1. Вычисление скорости рассеяния энергии 39
2.1.2. Влияние неравновесных фононов на скорость рассеяния энергии 43
2.1.3. Влияние уровня легирования, ширины ямы и процессов экранирования на скорость рассеяния энергии 45
2.1.4. Сравнение с экспериментальными данными 45
2.2. Влияние неравновесных оптических фононов на внутризонную эмиссию света горячими электронами в квантовых ямах 46
2.3. Влияние неравновесных оптических фононов на модуляцию межподзонного поглощения света горячими электронами в квантовых ямах 50
2.3.1. Изменение пространственного заряда при приложении электрического поля 50
2.3.2. Решение в отсутствие электрического поля 53
2.3.3. Решение в продольном электрическом поле 57
2.3.4. Оценка возможности возрастания концентрации 59
2.4. Основные результаты главы П 60
ГЛАВА III. Впутризоннос поглощение света в туннельно-связаниых квантовых ямах в равновесных и неравновесных условиях 61
3.1. Межподзонное поглощение в равновесных условиях 63
3.1.1. Дизайн структуры с туннельно-связанными квантовыми ямами 63
3.1.2. Уточнение положения энергетических уровней 63
3.1.3. Влияние объемного заряда на энергетический спектр и коррекция параметров квантовых ям 64
3.1.4. Схема расчета спектральной зависимости поглощения 66
3.1.5. Влияние температуры на спектр поглощения 68
3.2. Расчет вероятностей электрон-фононного рассеяния 75
3.2.1. Рассеяние на полярных оптических фононах 75
3.2.2. Рассеяние на деформационных акустических фононах 82
3.3. Расчет вероятностей межподзонного рассеяния электронов на ионизованных атомах примеси 83
3.4. Модуляция межподзонного поглощения света в электрическом поле 86
3.4.1. Определение концентрации и температуры электронов 86
3.4.2. Анализ результатов 89
3.5. Основные результаты главы III 100
ГЛАВА IV. Механизмы рассеяния, влияющие на внутризонную инверсию населенности в ступенчатых квантовых ямах 101
4.1. Механизм образования внутризонной инверсии населенности в ступенчатых квантовых ямах, расчет волновых функций и энергетического спектра электронов 101
4.1.1. Механизм образования внутризонной инверсии населенности 101
4.1.2. Волновые функции и энергетический спектр электронов в модели Кейна 102
4.2. Рассеяние электронов на полярных оптических фононах 106
4.3. Электрон-электронное рассеяние в ступенчатых квантовых ямах 110
4.4. Электрон-дырочное рассеяние в ступенчатых квантовых ямах 116
4.4.1, Процессы с внутриподзонными переходами дырок (3211 и 2111) 118
4.4.2. Резонансный процесс с межподзонным переходом дырки (3213) 120
4.5. Влияние концентрации неравновесных носителей заряда на времена электрон-электронного и электрон-дырочного рассеяния в ступенчатых квантовых ямах 123
4.6. Основные результаты главы IV 124
ГЛАВА V. Расчет инверсии населенности и оценка пороговых характеристик в предложенном дизайне лазера среднего инфракрасного диапазона со ступенчатыми квантовыми ямами 125
5.1. Выбор параметров ступенчатых квантовых ям 125
5.2. Оценка пороговых характеристик лазерной структуры со ступенчатыми квантовыми ямами 129
5.3. Зависимость внутризонной инверсии населенности от температуры и концентрации электронов и дырок в квантовой яме 137
5.4. Основные результаты главы V 141
Заключение 142
Основные публикации автора 144
Цитированная литература 145
