Analiz de estrikti a ak prensip k ap travay nan lazè semi-conducteurs.
Lazè Gallium arsenide (GaAs) itilize kòm yon egzanp prezante prensip k ap travay nan lazè mounonction sou fòm piki.
1. Prensip la osilasyon nan lazè mounonction sou fòm piki. Akòz materyèl la semi-conducteurs tèt li gen yon estrikti kristal espesyal ak estrikti elektwonik, se konsa fòmasyon nan mekanis lazè gen pwòp patikilye li yo.
(1) Estrikti bann enèji nan semi-conducteurs. Materyèl semi-conducteurs yo se sitou estrikti kristal. Lè yon gwo kantite atòm règ ak byen konbine nan yon kristal, elektwon yo valans nan kristal la se nan gwoup la enèji kristal. Bann enèji kote elektwon valence yo ye a rele gwoup valens (ki koresponn ak pi ba enèji). Gwoup enèji ki pi pre a gwoup valans yo rele bann kondiksyon, epi espas vid ki genyen ant bann enèji yo rele bann entèdi. Lè yo ajoute yon jaden elektrik ekstèn, elektwon yo nan gwoup valens la sote nan gwoup kondiksyon an, kote yo ka deplase lib epi kondwi elektrisite. An menm tan an, pèt la nan yon elèktron nan gwoup la valence se ekivalan a Aparisyon nan yon twou pozitivman chaje, twou sa a nan wòl nan jaden elektrik ekstèn, kapab tou jwe yon wòl kondiktif. Se poutèt sa, twou a nan gwoup la valence ak gwoup la kondiksyon nan elektwon gen yon wòl kondiktif, kolektivman refere yo kòm transpòtè.
(2) dope semiconductor ak pn junction. Pi semiconductor san enpurte, ke yo rekonèt kòm semiconductor intrinsèques a. Si semi-conducteurs intrinsèques doped ak enpurte atòm yo, nan bann conduction pi ba pase ak pi wo pase bann valence te fòme nivo enèji impuretés, respektivman, ke yo rekonèt kòm nivo enèji donatè ak nivo enèji pwensipal la.
Semi-kondiktè ki gen yon nivo enèji dominan yo rele semi-conducteurs n-tip; semi-conducteurs ki gen yon nivo enèji dominan yo rele p-type semi-conducteurs. Nan tanperati chanm, chalè ka fè n-kalite semi-conducteurs, pi fò nan atòm donatè yo dissociated, nan ki elèktron a eksite nan gwoup la kondiksyon, vin elektwon gratis. Pifò nan atòm lame yo nan semi-conducteurs p-tip pran elektwon nan gwoup la valens ak fòme twou nan gwoup la valens. Se konsa, n-kalite semi-conducteurs yo sitou fèt pa elektwon nan gwoup la kondiksyon; Semi-conducteurs p-type yo sitou fèt pa twou nan gwoup la valence.
Materyèl semi-conducteurs yo itilize nan lazè semi-conducteurs gen yon gwo konsantrasyon dopan, ak nimewo atòm n-tip enpurte jeneralman yo (2-5) × 1018cm-1; P-tip la se (1-3) × 1019cm-1.
Nan yon moso nan materyèl semi-conducteurs, rejyon an kote gen yon chanjman brid sou nan rejyon an p-tip nan rejyon an n-tip yo rele yon junction pn. Yon rejyon chaj espas pral fòme nan koòdone li yo. elektwon nan bann semi-conducteurs n-kalite a gen difize nan rejyon an p-, pandan y ap twou nan gwoup la semi-conducteurs p-tip gen difize nan rejyon an n-. Nan fason sa a, rejyon an n-tip tou pre estrikti a chaje pozitivman paske li se donatè a, ak rejyon an p-tip tou pre junction a chaje negatif paske li se reseptè a. Yon jaden elektrik fòme nan koòdone ki lonje dwèt soti nan rejyon n nan rejyon an p, yo rele jaden elektrik pwòp tèt ou-bati. Jaden elektrik sa a anpeche difizyon kontinye nan elektwon ak twou.
(3) pn junction mekanis eksitasyon piki elektrik. Si yo ajoute yon vòltaj patipri pozitif nan materyèl semi-conducteurs kote yon junction pn fòme, p-rejyon an konekte ak poto pozitif la ak rejyon n nan poto negatif la. Li evidan, vòltaj la pozitif nan jaden elektrik la ak junction nan pn nan pwòp tèt ou-bati jaden elektrik la nan direksyon opoze a, li febli jaden an pwòp tèt ou-bati elektrik sou kristal la nan difizyon nan elektwon nan antrav la nan mouvman an, se konsa ke n rejyon an nan elektwon yo gratis nan wòl nan vòltaj la pozitif, men tou, yon kouran fiks nan difizyon nan junction pn nan rejyon an p nan zòn nan junction an menm tan an gen yon gwo kantite elektwon band kondiksyon ak band valence. Nan zòn nan junction an menm tan an gen yon gwo kantite elektwon nan gwoup la kondiksyon ak twou a nan gwoup la valans, yo pral sou fòm piki nan rejyon an yo pwodwi yon konpoze, lè elektwon yo nan gwoup la kondiksyon so nan valens la. bann, enèji depase nan fòm limyè ki emèt. Sa a se mekanis nan luminesans jaden semi-conducteurs, sa a luminesans konpoze espontane yo rele radyasyon espontane.
Pou fè pn junction pou pwodwi lazè limyè, dwe fòme nan estrikti patikil envèsyon distribisyon eta a, bezwen sèvi ak materyèl semi-conducteurs lou dope, mande pou piki aktyèl junction pn se gwo ase (tankou 30, {{3} }A / cm2). Nan fason sa a, nan junction pn nan rejyon lokal la, ka fòme gwoup la kondiksyon nan elektwon an plis pase kantite twou nan gwoup la valans nan envèsyon nan distribisyon an nan eta a, konsa jenere radyasyon an konpoze eksite ak bay limyè lazè. .
2. Semiconductor lazè estrikti. Fòm li yo ak gwosè ak ba-pouvwa semi-conducteurs tranzistò se prèske menm bagay la tou, sèlman nan koki a plis pase yon fenèt pwodiksyon lazè. Sere ak zòn nan junction nan p-zòn nan ak n-zòn te fè nan kouch, zòn nan junction se dè dizèn de mikromèt epè, zòn nan se apeprè mwens pase 1mm2.
Semiconductor lazè optik sonan kavite se itilize nan pn junction avyon pèpandikilè nan sifas solisyon natirèl la (110 sifas) konpozisyon, li gen yon reflektivite nan 35, te ase yo lakòz osilasyon lazè. Si ou bezwen ogmante reflektivite a ka plake sou sifas la kristal nan yon kouch silica, ak Lè sa a, yon kouch fim an ajan metalik, ou ka jwenn plis pase 95% nan reflektivite a.
Yon fwa yo ajoute lazè semi-conducteur a nan vòltaj la patipri pi devan, kantite patikil nan zòn nan junction yo pral ranvèse ak konpoze.
