بررسی اثر دما روی چگالی جریان آستانه لیزرهای نقطه کوانتومی
چکیده
لیزرهای نقطه کوانتومی، یکی از انواع لیزرهای نیمه رسانا هستند که از مزایای آن ها می توان به، بهبود پهنای باند مدولاسیون، جریان آستانه پایین، بهبود پارامتر پهنای خط، چرپ پایین و حساسیت کم به دما اشاره نمود. در این تحقیق با استفاده از یک مدل توسعه یافته تجربی، پارامترهای چگالی جریان آستانه(jth)، چگالی حامل ها و دمای ویژه( t0)، یک لیزر نقطه کوانتومی که از تزریق تونلی الکترون و حفره از دو چاه کوانتومی به درون نقاط کوانتومی بهره می برد، مورد مطالعه قرارگرفت و به مقایسه اثر حامل های حفره سبک و سنگین پرداخته شد و در نهایت ساختار آن بهبود داده شد. و با حل معادلات نرخ لیزر با استفاده از نرم افزار متلب به روش رانگوتا مرتبه 4، چگالی حامل ها، چگالی جریان آستانه و دمای مشخصه به عنوان تابعی از دما (بازه دمایی 200 تا 400 کلوین) محاسبه شدند. ابتدا ساختار با چاه کوانتمی و با جرم حفره سنگین را شبیه سازی کرده و مشاهده شد که مثلاً برای دمای 200 کلوین چگالی جریان آستانه (150a/cm2 ) و دمای ویژه 220 کلوین می باشد. به سه روش به بهبود مشخصه های دمایی لیزر تزریق تونل زنی qd پرداخته شد. در روش اول با استفاده از ساختار با چاه کوانتمی و با جرم حفره سبک مشاهده شد که در دمای مذکور، چگالی جریان آستانه ( 33a/cm2) و دمای ویژه 248 کلوین می باشد، که نسبت به همان ساختار با جرم حفره سنگین چگالی جریان آستانه کاهش یافته و دمای ویژه افزایش یافته است. در روش دوم با تغییرکسرمولی ماده چاه کوانتمی و تبدیل چاه کوانتمی به برای حفره-های سبک شبیه سازی شد و مشاهده شد که در دمای مذکور چگالی جریان آستانه ( 160a/cm2) و دمای ویژه 312 کلوین شده که نسبت به ساختار قبل باز هم چگالی جریان آستانه کمتر و دمای ویژه بیشتر شده است. در روش سوم با تبدیل ماده چاه کوانتمی به inas با جرم حفره سبک شبیه سازی را انجام داده و مشاهده شد که در دمای فوق الذکر چگالی جریان آستانه،(5/15a/cm2) و دمای ویژه 322کلوین می باشد. که در مقایسه با ساختار با چاه کوانتمی چگالی جریان آستانه باز هم کمتر شده و دمای ویژه افزایش یافته است.