[11] I. I. Kim, E. Korevaar: Availability of free-space optics (FSO) andhybrid FSO/RF systems. SPIE vol. 4530, 84-95, Nov 2001.[12] Haim Manor and Shlomi Arnon: Performance of an optical wirelesscommunication system as a function of wavelength. APP-LIED OPTICS vol. 42, no 21, 4285-4294, 20 July 2003.[13] F. K. Tittel, Y. Bakhirkin, R. F. Curl, A. Kosterev , R. Lewicki, S.So, G. Wysocki: Quantum Cascade Laser based Trace Gas sensorTechnology: Recent Advances and Applications. IEEE SEN-SORS 2007, Conference pp. 1334-1336.[14] A. A. Kosterev, F. K. Tittel: Chemical Sensors Based on QuantumCascade Lasers. IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRO-NICS, vol. 38, no 6, JUNE 2002, pp 582 – 591.[15] M. Pushkarsky, M. Weida, T. Day, D. Arnone, R. Pritchett: Compactmid-IR Breath Analysis System IEEE SENSORS 2007Conference.[16] www.lpi.usra.edu/rascal/forum2006/presentations/1015_gatech_paper.pdf[17] L. Esaki, R. Tsu: Superlattice and negative differential conductivityin semiconductor IEM J. Res. Develop., vol. 14, pp. 61-65, 1970.[18] R. F. Kazarinov, R. A. Suris: Possibility of amplification of electromagneticwaves in a semiconductor with a superlattice. Fiz.Tekh. Poluprov., vol. 5, pp. 797-800, 1971; transl. in Sov. Phys.Semicond., vol. 5, pp. 707-709, 1971.[19] R. F. Kazarinov, R. A. Suris: Electric and electromagnetic propertiesof semiconductors with a superlattice. Fiz. Tekh. Poluprov.,vol. 6, pp. 148-62, 1972; transl. in Sov. Phys.Semiconductors, vol. 6. pp. 120-131, 1972.[20] R. Tsu, L. Esaki: Tunneling in a finite superlattice. Appl.Phys.Lett., vol. 22, pp. 562-564, 1973.[21] L. L. Chang, L. Esaki, R. Tsu: Resonant tunneling in semiconductordouble barriers. Appl. Phys. Lett., vol. 24, pp. 593-595, 1974.[22] R. Dingle, W. Wiegmann, C.H. Henry: Quantum states of confinedcarriers in very thin AlxGa1-xAs-GaAs-AlxGa1-xAs heterostructures.Physics Review Letters, 33(14), 827-830, 1974.[23] M. Helm, P. England, E. Colas, F. DeRosa, S. J. Allen: Intersubbandemission from semiconductor superlattices excited by sequentialresonant tunneling. Physics Review Letters, 63(1),74-77, 1989.[24] J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, A. L. Hutchinson, A.Y. Cho: Continuous wave operation of a vertical transition quantumcascade laser above T = 80K. Appl. Phys. Lett. 67, 3057(1995).[25] J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori, D. L. Sivco, J. N. Baillargeon, A.L. Hutchinson, S. N. G. Chu, A. Y. Cho: High power mid-infrared(λ = 5 µm) quantum cascade lasers operating above roomtemperature.Applied Physics Letters, 68(26), 3680-3682, 1996.[26] G. Scamarcio, F. Capasso, C. Sirtori, J. Faist, A. Hutchinson, D.Sivco, A. Cho: High-power infrared (8-micrometer wavelength)superlattice lasers. Science, vol. 276, pp. 773-776, 1997.[27] A. Tredicucci, F. Capasso, C. Gmachl, D. Sivco, A. Hutchinson, A.Cho, J. Faist, G. Scamarcio: High-power inter-miniband lasing in intrinsicsuperlattices. Appl. Phys. Lett., vol. 72, pp. 2388-2390, 1998.[28] A. Tredicucci, F. Capasso, C. Gmachl, D. L. Sivco, A. L. Hutchinson,A. Y. Cho: High performance interminiband quantumcascade laser with graded superlattices. Appl. Phys. Lett., vol.73, pp. 2101-2103, 1998.[29] D. Hofstetter, M. Beck, T. Aellen, J. Faist: High-temperature operationof distributed feedback quantum-cascade lasers at 5.3 µm.Appl. Phys. Lett. 78, 396 (2001).[30] M. Beck, D. Hofstetter, T. Aellen, J. Faist, U. Oesterle, M. Ilegems,E. Gini, H. Melchior: Continuous-wave operation of a midinfraredsemiconductor laser at room-temperature. Science 295,301 (2002).[31] J. Faist, M. Beck, T. Aellen, E. Gini, Appl. Phys. Lett: Quantum-cascadelasers based on a bound-to-continuum transition.Appl. Phys. Lett., vol. 78, no 2, 8 January 2001.[32] M. Rochat, D. Hofstetter, M. Beck, J. Faist: Long wavelength(λ~16 µm), room-temperature, single frequency quantum-cascadelasers based on a bound-to-continuum transition. Appl.Phys. Lett. 79, 4271 (2001).[33] S. Blaser, D. A. Yarekha, L. Hvozdara, Y. Bonetti, A. Muller, M.Giovannini, J. Faist: Room-temperature, continuous-wave, single-modequantum-cascade lasers at λ ~5.4 µm. Appl. Phys.Lett. 86, 41109 (2005).[34] I. Vurgaftman, J. R. Meyer, L. R. Ram-Mohan: Band parametersfor III–V compound semiconductors and their alloys. JOURNALOF APPLIED PHYSICS, vol. 89, no 11, 1 JUNE 2001.[35] http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/index.html[36] R. Colombelli, F. Capasso, C. Gmachl, A. L. Hutchinson, D. L.Sivco, A. Tredicucci, M. C. Wanke, A. M. Sergent, A. Y.Cho: Farinfraredsurface-plasmno quantum-cascade lasers at 21.5 µm and24 µm wavelenglengths. Appl. Phys. Lett., 78: 2620 - 2622, 2001.[37] M. Beck, J. Faist, U. Oesterle, M. Ilegems: Buried HeterostructureQuantum Cascade Lasers with a Large Optical Cavity Waveguide.IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 12,no 11, November 2000.[38] J. S. Yu, A. Evans, J. David, L. Doris, S. Slivken, M. Razeghi:Cavity length effects of high temperature continuous-wave characteristicsin quantum cascade lasers. Appl. Phys. Lett. 83,5136-5138 (2003).[39] S. Slivken, Z. Huang, A. Evans, M. Razeghi: High-power (~9 µm)quantum cascade lasers. Appl. Phys. Lett. 80, 4091 (2002).[40] M. Razeghi, A. Evans, Y. Bai, J. Nguyen, S. Slivken, S. R. Darvish,K. Mi: Current status of high performance quantum cascadelasers at the Center for Quantum Devices. 2007 InternationalConference on Indium Phosphide and Related Materials Conference14-18, May 2007 Matsue, Japan.[41] C. Sirtori, P. Kruck, S. Barbieri, P. Collot, J. Nagle, M. Beck, J.Faist, U. Oesterle: GaAs/AlxGa1-x As quantum cascade lasers.Appl. Phys. Lett., vol. 73, pp. 3486–3488, 1998.[42] C. Sirtori, H. Page, C. Becker, V. Ortiz: GaAs-AlGaAs QuantumCascade Lasers: Physics, Technology, and Prospects. IEEE journalof quantum electronics, vol. 38, no. 6, June 2002, pp. 547-558.[43] H. Page, C. Backer, A. Robertson, G. Glastre, V. Ortiz, and C.Sirtori: 300K operation of a GaAs-based quantum-cascade laserat 9 µm. Appl. Phys. Lett. 78, 3529-2531 (2001).[44] H. Page, S. Dhillon, M. Calligaro, C. Becker, V. Ortiz, C. Sirtori:Improved CW Operation of GaAs-Based QC Lasers: Tmax =150K. IEEE journal of quantum electronics, vol. 40, no 6, June2004, pp. 665-672.[45] R. Köhler, A. Tredicucci, F. Beltram, H. E. Beere, E. H. Linfield,A. G. Davies, D. A. Ritchie, R. C. Iotti, F. Rossi: Terahertz semiconductorheterostructure laser. Nature, vol. 417, no 156, pp.156-159, 2002.[46] B. S. Williams, H. Callebaut, S. Kumar, Q. Hu, J. L. Reno:3.4 THz quantum cascade laser based on longitudinal-opticalphononscattering for depopulation. Applied Physics Letters,82(7), 1015-1017, 2003.[47] B.S.Williams, S. Kumar, Q. Hu, J. L. Reno: High-power terahertzquantum-cascade lasers. Electronics Letters, 42(2), 89-91, 2006[48] B. S. Williams, S. Kumar, Q. Hu, J. L. Reno: Operation of terahertzquantum-cascade lasers at 164K in pulsed mode and at 117K incontinuous-wave mode. Opt. Exp., vol. 13, no 9, p. 3331, 2005.[49] C. Walther, M. Fischer, G. Scalari, R. Terazzi, N. Hoyler, J. Faist:Quantum cascade lasers operating from 1.2 to 1.6 THz. Appl.Phys.Lett., vol. 91, no. 131122, pp. 1-3, 2007.[50] A. W. M. Lee, Q. Qin, S. Kumar, B. S. Williams, Q. Hu, J. L.Reno: Real-time terahertz imaging over a standoff distance (> 25meters). Appl. Phys. Lett., vol. 89, no 141125, pp. 1-3, 2006.[51] G. Scalari, C. Walther, J. Faist, H. E. Beere, and D. A. Ritchie:Laser emission at 830 and 960 GHz from quantum cascadestructures. Zaprezentowane na ITQW2007, Ambleside, U.K.,Sep. 10-14, 2007, nieopublikowane.[52] H. Daembkes, H. J Herzog, H. Jorke, H. Kibbel, E. Kasper: Then-channel SiGe/Si modulation-doped field-effect transistor. IEEETransactions on Electron Devices, 33(5), 633-638, 1983.[53] G. L. Patton, S. S . Iyer, S. L. Delage, S. Tiwari, J. M. C. Stork:Silicon-germanium base heterojunction bipolar transistors bymolecularbeam epitaxy. IEEE Electron Device Letters, 9(4), 165-167, 1998.[54] L. Friedman, R. A. Soref, G. Sun, Y. Lu: Theory of the Strain-SymmetrizedSilicon-BasedGe-Si Superlattice Laser. IEEE Journal ofSelected Topics in Quantum Electronics. vol. 4, no 6, 1998.[55] L. Diehl, S. Mentese, E. Muller, D. Grutzmacher, H. Sigg, U. Gennser,I. Sagnes, Y. Campidelli, O. Kermarrec, D. Bensahel, J.Faist: Electroluminescence from strain-compensatedSi0.2Ge0.8/Si quantum-cascade structures based on a boundto-continuumtransition. Applied Physics Letters, 81(25), 4700-4702, 2000.[56] G.Sun, Y.Lu, J.B.Khurgin: Intersubband lasers based on the subbanddispersion of inverted mass. Optics Express,vol. 2, no 4,143-150, 1998.[57] S. A. Lynch, R. Bates, D. J. Paul, D. J. Norris, A. G. Cullis, Z. Ikonić,R. W. Kelsall, P. Harrison, D. D. Arnone, C. R. Pidgeon: Intersubbandelectroluminescence from Si/SiGe cascade emittersat terahertz frequencies. Applied Physics Letters, 81(9), 1543-1545, 2002.42 ELEKTRONIKA 5/<strong>2009</strong>
[58] R. Bates, S. A. Lynch, D. J. Paul, Z. Ikonić, R. W. Kelsall, P. Harrison,S. L. Liew, D. J Norris, A. G. Cullis, W. R. Tribe, D. D. Arnone:Interwell intersubband electroluminescence from Si/SiGequantum cascade emitters. Applied Physics Letters, 83(20),4092-4094, 2003.[59] P. Murzyn, C. R. Pidgeon, C. R. Wells: Picosecond intersubbanddynamics in p-Si/SiGe quantum well emitter structures. Appl.Phys. Lett., vol. 80(8), pp. 1456-1458, 2002.[60] G. Chen, A. Shakouri: Heat Transfer in Nanostructures for Solid-State Energy Conversion. Journal of Heat Transfer APRIL 2002,vol. 124 p 242-252.[61] G. Chen: Thermal conductivity and ballistic-phonon transport inthe cross-plane direction of superlattices. Phys. Rev. B 57,14958-14973(1998).[62] X. Y. Yu, G. Chen, A. Verma, J. S. Smith: Temperature dependenceof thermophysical properties of GaAs/AlAs periodic structure.Appl. Phys. Lett. 67, 3554, (1995).[63] C. Sirtori, H. Page, C. Becker, V. Ortiz: GaAs-AlGaAs QuantumCascade Lasers: Physics, Technology, and Prospects. IEEE journalof quantum electronics, vol. 38, no 6, June 2002 547-558.[64] M. Beck, D. Hofstetter,T. Aellen, J. Faist, U. Oesterle, M. Ilegems,E. Gini, H. Melchior: Continuous Wave Operation of a Mid-InfraredSemiconductor Laser at Room Temperature. SCIENCE vol.295 11 January 2002, pp. 301-304.[65] R. Teissier, D. Barate, A. Vicet, C. Alibert, A. N. Baranov, X. Marcadet,C. Renard, M. Garcia, C. Sirtori, D. Revin, J. Cockburn:Room temperature operation of InAs/AlSb quantum cascade lasers.Appl. Phys. Lett. 85, 167 (2004).[66] L. Diehl, S. Mentese, E. Müller, D. Grützmacher, H. Sigg, U.Gennser I. Sagnes, Y. Campidelli, O. Kermarrec, D. Bensahel,J. Faist: Electroluminescence from strain-compensatedSi0.2Ge0.8/Si quantum-cascade structures based on abound-to-continuum transition. Appl. Phys. Lett. 81, 4700(2002).[67] H. Page, S. Dhillon, M. Calligaro, C. Becker, V. Ortiz, C. Sirtori:Improved CW Operation of GaAs-Based QC Lasers: Tmax =150K. IEEE journal of quantum electronics, vol. 40, no 6, June2004 pp. 665-672.[68] M. Beck, D. Hofstetter, T. Aellen, J. Faist, U. Oesterle, M. Ilegems,E. Gini, H. Melchior: Continuous-wave operation of a midinfraredsemiconductor laser at room-temperature. Science 295,301 (2002).[69] D. Hofstetter: Surface-emitting 10.1 µm quantum cascadedistributed feedback lasers. Phvs. Lett.. vol. 75, pp. 3769-3771, 1999.[70] L. Guipeng, P. Chuan, H. Q. Le; P. Shin-Shem, L. Hao , H.Wen-Ye, B. Ishaug, Z. Jun: Broadly wavelength-tunable externalcavity, mid-infrared quantum cascade lasers. IEEE journalof quantum electronics, vol. 38, no 5, May 2002,486-494.[71] J. Heinrich, R. Langhans, J. Seufert, S. Höfling, A. Forchel:Quantum Cascade Microlasers With Two-Dimensional PhotonicCrystal Reflectors. IEEE photonics technology letters, vol. 19, no23, December 1, 2007, pp. 1937-1939.Lasery kaskadowe z AlGaAs/GaAs na pasmośredniej podczerwieni (~9 µm)dr KAMIL KOSIEL, dr ANNA SZERLING, dr hab. JAN MUSZALSKI,prof. dr hab. MACIEJ BUGAJSKI<strong>Instytut</strong> Technologii Elektronowej, WarszawaLasery kaskadowe QCLs (ang. Quantum Cascade Lasers) sąpółprzewodnikowymi przyrządami unipolarnymi, w którychprzejścia promieniste elektronów generowane są w ramachprecyzyjnie zaprojektowanego układu wewnątrzpasmowychstanów kwantowych. Dla poprawnego działania takiegoukładu są wymagane odpowiednie wartości prawdopodobieństwaprzejść wewnątrzpasmowych oraz tunelowych.Układ ten wytwarzany jest dla odpowiedniej zewnętrznej polaryzacjielektrycznej w wielomodułowym, wielowarstwowymobszarze aktywnym. Stany kwantowe generowane w każdymz wielowarstwowych modułów realizują np. trój- lub czteropoziomowyukład laserowy (w odpowiednim trój- lub czterostudniowymfragmencie modułu) i zapewniają możliwośćtunelowego przejścia elektronów do kolejnego modułu (dziękifragmentowi modułu zwanemu iniektorem). Tym samymkażdy z elektronów przechodzących przez sekwencję modułówmoże być zaangażowany w serię wewnątrzpasmowychaktów emisji fotonu. Ze względu na odległość energetycznąpoziomów uczestniczących w emisji promieniowania10...~300 meV, fale elektromagnetyczne generowane w laserachkaskadowych należą do obszaru podczerwieni średniejMIR (ang. Mid Infrared) i dalekiej FIR (ang. Far Infrared).Heterostruktury laserów kaskadowych wykonywane sąw ramach różnych układów materiałowych, obejmujących zarównopółprzewodniki A 3 B 5 (osadzane na podłożach GaAs lubInP, również zawierające warstwy antymonków), jak i systemSi/SiGe. Do ich wytwarzania stosowane są jedynie te odmianytechnologii epitaksji, które zapewniają najwyższą precyzję wykonania,tj. epitaksja z wiązek molekularnych MBE (ang. MolecularBeam Epitaxy) lub epitaksja z fazy gazowejz zastosowaniem metaloorganiki MOVPE (ang. MetalorganicVapour Phase Epitaxy).Lasery kaskadowe wykonane z AlGaAs/GaAs, choć odznaczająsię gorszymi właściwościami termicznymi niż strukturyzwiązane z InP, stanowią jednak wydajne źródłapromieniowania dla szczególnie szerokiego zakresu długościfal podczerwonych (zakres od MIR do FIR).Zrealizowany w Instytucie Technologii Elektronowej (ITE)program badawczy dotyczący laserów kaskadowych zakładałrealizację konstrukcji (rys. 1), którą oryginalnie wykonał i opublikowałHideaki Page (THALES-CSF) ze współpracownikami[1]. Obszar aktywny tego lasera składa się z 36. modułów,z których każdy zbudowany jest z 8. sprzężonych kwantowychstudni potencjału Al 0,45 Ga 0,55 As/GaAs. Wysoka zawartość Alw warstwach barier i związana z nią duża głębokość studni potencjałupozwala na minimalizację efektu ucieczki nośnikówprzez poziomy o wysokiej energii, niezgodnego z właściwym,planowanym schematem transportu. W ramach obszaru aktywnegoQCL domieszkowany jest jedynie fragment każdegoiniektora, złożony z dwóch par studnia-bariera.Struktura pasma przewodnictwa obszaru aktywnego determinujeformę kluczowych zjawisk w nim zachodzących. Dotyczyto diagonalnego charakteru przejścia promienistegopomiędzy stanem pompowanym E3, a podstawowym stanemELEKTRONIKA 5/<strong>2009</strong> 43
- Page 5 and 6: konstrukcje technologie zastosowani
- Page 9 and 10: Streszczenia artykułów • Summar
- Page 12 and 13: Wyznaczanie strat propagacjiw obsza
- Page 14 and 15: gdzie: R 0 - jest podwójnym wspó
- Page 16 and 17: Rys. 8. Porównanie obliczeń teore
- Page 18 and 19: Rys. 1. Schemat strukturalny system
- Page 20 and 21: - tematyka morska będąca punktem
- Page 22 and 23: • System dalekosiężnej identyfi
- Page 24: wdrożenia Planu implementacji stra
- Page 27 and 28: Rys. 2. Zakresy długości fal w ob
- Page 29 and 30: dycyjne lasery bazują na przejści
- Page 31 and 32: PodsumowanieRys. 6. Podział koszt
- Page 33 and 34: Występowanie zjawiska kaskady elek
- Page 35 and 36: czerwieni (0,785; 0,85 oraz 1,55 µ
- Page 37 and 38: Rys. 10. Zasada działania pierwsze
- Page 39 and 40: Ze względu na większą masę efek
- Page 41 and 42: Konstrukcje przyrządówNajwiększy
- Page 43: efektywnej nośników, co zmniejsza
- Page 47 and 48: W ramach projektu zbadano wpływ do
- Page 49 and 50: konania izolacji elektrycznej zasto
- Page 51 and 52: Technologia MOCVD materiałów zawi
- Page 53 and 54: kowo niska ruchliwość wynika z za
- Page 55 and 56: W Europie, prace głównie prowadzo
- Page 57 and 58: a)b)Rys. 7. Zależność koncentrac
- Page 59 and 60: pełni 90. okresów supersieci, w k
- Page 61 and 62: persieci są większe niż w HgCdTe
- Page 63 and 64: [14] Brown G.J.: Type-II InAs/GaInS
- Page 65 and 66: Rys. 2. Przykład heterostruktury f
- Page 67 and 68: a)b)Rys. 7. Spektralne charakteryst
- Page 69 and 70: [4] Piotrowski J.: Hg1-xCdxTe Infra
- Page 71 and 72: w ten sposób było dyskwalifikowan
- Page 73 and 74: Rys. 7. Zależność nierówności
- Page 75 and 76: Metoda funkcji Greena w modelowaniu
- Page 77 and 78: zującej dz = a. Przy ustalonych E
- Page 79 and 80: Na rysunku 5b. pokazano gęstość
- Page 81 and 82: obszar z nią związany. Zatem gdy
- Page 83 and 84: Rys. 9. Widma PR (czarne krzywe u d
- Page 85 and 86: [4] Misiewicz J., Sęk G., Kudrawie
- Page 87 and 88: a)Rys. 1. Schemat układu pomiarowe
- Page 89 and 90: Znaczącym krokiem w kierunku wykor
- Page 91 and 92: ie przejść równej 64 wynosi 16 m
- Page 93 and 94: W tabeli 1. zebrano kilka dostępny
- Page 95 and 96:
oddali się od wyrzutni na odległo
- Page 97 and 98:
spektralnego 0,6...1,1 µm (lasery
- Page 99 and 100:
TypProducentPaństwoPole widzenia:w
- Page 101 and 102:
Konfiguracja opracowanego systemuPo
- Page 103 and 104:
Rys. 8. Wykres fluktuacji amplitudy
- Page 105 and 106:
Aktywna antena radiolokacyjna na pa
- Page 107 and 108:
W każdym z torów jest włączony:
- Page 109 and 110:
ardzo niskiego poziomu listków boc
- Page 111 and 112:
Tab. 1. Rodzaje laserów na szkle i
- Page 113 and 114:
Fluorescencja jest jednym z rodzaj
- Page 115 and 116:
Większa szerokość linii emisyjne
- Page 117 and 118:
0,3...1,6. Im mniejsza jest wartoś
- Page 119:
Zjawisko ogniskowania fototermiczne
Change language