Инжекционные лазеры на гетеропереходах (обзор)

Прогресс в области полупроводниковых лазеров в последнее время связан с применениями гетеропереходов. Первые предложения об использовании гетеропереходов в лазерах были сделаны еще в 1963 г., вскоре после создания инжекционного лазера. Реализация преимуществ гетеролазеров стала возможной благодаря освоению способов эпитаксиального выращивания многослойных структур на основе твердого раствора (Al, Ga)As. Совершенство гетеропереходов в этой системе обусловлено тем обстоятельством, что твердые растворы различных составов, включая арсенид галлия, обладают практически одинаковыми кристаллическими решетками. Это, в свою очередь, связано с близостью ковалентных радиусов галлия и алюминия. Таким образом, имеется ряд твердых растворов, в которых взаимное замещение галлия и алюминия приводит к незначительным изменениям постоянной решетки, тогда как ширина запрещенной зоны изменяется в достаточно широком диапазоне. Из их числа две системы: (Al, Ga)As и (Al, Ga) (As, Р) – к настоящему времени успешно используются в инжекционных лазерах. На основе одного или нескольких гетеропереходов и p–n-переходов может быть составлен ряд гетероструктур, пригодных для инжекционных лазеров. С помощью двусторонней гетероструктуры типа n(Аl, Ga)As–pGaAs–p(Al, Ga)As были достигнуты наиболее низкие пороговые токи при комнатной температуре (менее 1 ка/см²). Благодаря этому удалось впервые получить непрерывную генерацию в инжекционных лазерах при комнатной температуре (вплоть до 355°K). Дифференциальная эффективность неохлаждаемых гетеролазеров поднята в последнее время до значений 0,7.