ပရော်ဖက်ရှင်နယ်အသိပညာ

အဆိုပါ Semiconductor လေဆာ diodes အမျိုးအစားများ

2021-03-19
လေဆာရောင်ခြည်များသည်၎င်းတို့၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်အညီခွဲခြားထားပါသည်။ FP, DFB, DBR, QW, VCSEL FP: Fabry-Perot, DFB: ဖြန့်ဝေသောတုံ့ပြန်ချက်၊ DBR: ဖြန့်ဝေသည့် Bragg reflector, QW: ကွမ်တမ်ကောင်း၊ VCSEL: ဒေါင်လိုက်လိုင်မျက်နှာပြင်သည်လေဆာရောင်ပြန်ဟပ်
(၁) Fabry-Perot (FP) အမျိုးအစားလေဆာ diode သည် epitaxially ကြီးထွားလာသောတက်ကြွသောအလွှာနှင့်တက်ကြွသောအလွှာ၏နှစ်ဖက်စလုံးတွင်ကန့်သတ်သောအလွှာများဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားခြင်းဖြစ်သည်။ ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်နိုင်သည့်အခေါင်းပေါက်သည် crystal ၏ cleavage planes နှစ်ခုနှင့် active layer ဖြင့်ဖွဲ့စည်းထားသည်။ N type ဖြစ်နိုင်သည်။ P type လည်းဖြစ်နိုင်သည်။ တီးဝိုင်းကွာဟချက်ကွာခြားချက်ကြောင့် heterojunction barrier တစ်ခုတည်ရှိခြင်းကြောင့် active layer သို့ထိုးသွင်းထားသောအီလက်ထရွန်နှင့်အပေါက်များကို active layer အလွှာတွင်ပျံ့နှံ့။ မရနိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့်သေးငယ်သောစီးဆင်းမှုပင်လျှင်နားလည်ရန်လွယ်ကူသည်။ လက်, ကျဉ်းမြောင်းသောတီးဝိုင်းကွာဟမှု active layer သည်ခံနိုင်သည့်အလွှာထက် ပို၍ ကြီးမားသောအလင်းယိုင်ခြင်းညွှန်းကိန်းရှိသည်။ အလင်းသည်အတိုးနှုန်းကြီးမားသည့်ဒေသတစ်ခုတွင်စုစည်းထားခြင်းကြောင့်၎င်းသည် active layer ကိုကန့်သတ်ထားသည်။ တက်ကြွသောအလွှာတွင် inverted bifurcation ကိုဖြစ်ပေါ်စေသောလျှပ်စစ်-F သည် conduction band မှ valence band သို့ (သို့မဟုတ်အရောအနှောအဆင့်သို့) အသွင်ပြောင်းသောအခါဖိုတွန်များထွက်ပေါ်လာသည့်တွင်းများနှင့်ဖိုတွန်များထုတ်လွှတ်ပြီးဖိုတွန်နှစ်ခုခွဲထားသောလိုင်ခေါင်း၌ဖွဲ့စည်းသည်။ လေယာဉ်များ။ အဆိုပါအပြန်အလှန်ရောင်ပြန်ဟပ်မှုဝါဒဖြန့်စဉ်ဆက်မပြတ် optical အမြတ်ရရှိရန်တိုးမြှင့်ထားသည်။ Optical gain သည်ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်နိုင်သည့်အခေါင်းပေါက်များဆုံးရှုံးမှုထက်သာလွန်ပါကလေဆာကိုပြင်ပထုတ်လွှတ်သည်။ အဆိုပါလေဆာမရှိမဖြစ်လိုအပ်တဲ့တစ်ခုလှုံ့ဆော် - ထုတ်လွှတ် optical ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှုအသံချဲ့စက်ဖြစ်ပါတယ်။
(၂) ဖြန့်ဝေသောတုံ့ပြန်ချက် (DFB) laser diode ၎င်းနှင့် FP အမျိုးအစားလေဆာ diode တို့အကြားအဓိကကွာခြားချက်မှာအခေါင်းပေါက်များ၌ရောင်ပြန်ဟပ်မှုမရှိသောကြောင့်၎င်း၏ရောင်ပြန်ဟပ်မှုယန္တရားကို Bragg ၏လှုပ်ရှားမှုwaveရိယာလှိုင်းတံပိုးမှသာပေးသည်။ အဆိုပါ Bragg ပြနိယာမ၏ aperture ကျေနပ်မှု။ ၎င်းကိုအလယ်အလတ်တွင်နောက်ပြန်လှည့်နိုင်ရန်ခွင့်ပြုထားပြီးလူ ဦး ရေပြောင်းပြန်လှန်မှုနှင့်အမြတ်သည်တံခါးခုံအခြေအနေနှင့်ကိုက်ညီသည့်အခါလေဆာရောင်ခြည်ပေါ်လာသည်။ ဤသို့သောရောင်ပြန်ဟပ်မှုယန္တရားသည်သိမ်မွေ့သောတုံ့ပြန်မှုယန္တရားတစ်ခုဖြစ်သည်။ Bragg ဆန်၏အကြိမ်ရေရွေးချယ်မှုကြောင့်၎င်းသည်အလွန်ကောင်းမွန်သော monochromaticity နှင့် directionality ရှိသည်။ ထို့အပြင်၎င်းသည် crystal cleavage plane ကိုမှန်အဖြစ်မသုံးသောကြောင့်၎င်းကိုပေါင်းစပ်ရန်ပိုမိုလွယ်ကူသည်။
(၃) Distribed Bragg (DBR) reflector laser diode ၎င်းနှင့် DFB လေဆာ diode တို့အကြားခြားနားချက်သည်၎င်းသည် Periodic တုတ်ကျင်းသည် active waveguide မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင်မဟုတ်ဘဲတက်ကြွသော layer waveguide ၏နှစ်ဖက်စလုံးတွင် passive waveguide တွင်ဖြစ်သည်။ Passive Periodic corrugated waveguide သည် Bragg mirror အဖြစ်ဆောင်ရွက်သည်။ အလိုအလျောက်ထုတ်လွှတ်မှုရောင်စဉ်တွင် Bragg ကြိမ်နှုန်းအနီးရှိအလင်းလှိုင်းများသည်သာလျှင်ထိရောက်သောတုံ့ပြန်ချက်ပေးနိုင်သည်။ တက်ကြွသော waveguide ၏ရရှိနိုင်မှုဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် passive Periodic waveguide ၏ Bragg ၏ရောင်ပြန်ဟပ်မှုကြောင့် Bragg ကြိမ်နှုန်းအနီးရှိအလင်းလှိုင်းသည်လှိုင်းအခြေအနေကိုကျေနပ်စေပြီးလေဆာဖြင့်ထုတ်လွှတ်သည်။
(၄) Quantum Well (QW) Laser Diodes တက်ကြွသောအလွှာ၏အထူ De Broglie လှိုင်းအလျား (λ ၅၀ nm) သို့လျှော့ချသောအခါသို့မဟုတ် Bohr radius (1 မှ 50 nm) နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက semiconductor ၏ဂုဏ်သတ္တိများသည် အခြေခံအကျဆုံး။ အပြောင်းအလဲများ၊ ဆီမီးကွန်ဒတ်တာစွမ်းအင် band ဖွဲ့စည်းပုံ၊ သယ်ဆောင်နိုင်သည့်ရွေ့လျားနိုင်မှုဂုဏ်သတ္တိများသည်အသစ်သောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိလိမ့်မည်။ LD ကို superlattice နှင့်ကွမ်တန်ကောင်းစွာဖွဲ့စည်းသောကွမ်တမ်တွင်း LD ဟုခေါ်သည်။ လေယာဉ်တင်သင်္ဘောအလားအလာကောင်းကောင်းရှိ LD တစ်ခုအားကွမ်တမ်တွင်း (SQW) LD ဟုခေါ်သည်။ ကွမ်တန်တွင်း LD တွင် n သယ်ဆောင်နိုင်သောအလားအလာရှိသောရေတွင်းများနှင့် (n + 1) အတားအဆီးကို multi-precharge well (MQW) LD ဟုခေါ်သည်။ အဆိုပါကွမ်တမ်တွင်းလေဆာရောင်ခြည် diode တစ်ခုယေဘုယျနှစ်ဆ heterojunction (DH) လေဆာ diode ၏တက်ကြွစွာအလွှာအထူ ()) သောင်းချီ nanometer သို့မဟုတ်ထိုထက်နည်းလုပ်ထားတဲ့အတွက်ဖွဲ့စည်းပုံမှာရှိပါတယ်။ ကွမ်တန်တွင်းရှိလေဆာရောင်ခြည်များသည်အနိမ့်အနိမ့်တံခါးခုံ၊ မြင့်မားသောအပူချိန်လည်ပတ်မှု၊ ကျဉ်းမြောင်းသောရောင်စဉ်တန်းလိုင်းအကျယ်နှင့်မြင့်မားသော modulation speed တို့၏အားသာချက်များရှိသည်။
(၅) လေဆာရောင်ခြည်ထုတ်လွှတ်သည့်လေဆာ (VCSEL) ၎င်း၏တက်ကြွသောနေရာသည်ခံတွင်းအလွှာနှစ်ခုကြားတွင်တည်ရှိပြီးနှစ်ဆ heterojunction (DH) ဖွဲ့စည်းမှုဖြစ်သည်။ တက်ကြွသောဒေသတွင်ဆေးထိုးစီးဆင်းမှုကိုကန့်သတ်ရန်အလို့ငှာလက်ရှိသင်္ချိုင်းဆိုင်ရာနည်းစနစ်များဖြင့် implantation current သည်လုံး ၀ ပတ် ၀ န်းကျင်တွင်ရှိသည်။ ၎င်း၏လိုင်အနံအား DH ဖွဲ့စည်းပုံ၏ရှည်လျားသောအရှည်ဖြင့်မြှုပ်ထားသည်၊ ယေဘုယျအားဖြင့် ၅ ~ ၁၀ μမီတာ၊ ၎င်း၏လိုင်၏ကြေးမုံနှစ်မျိုးသည် crystal ၏အကွဲကွဲလေယာဉ်ပျံမဟုတ်တော့ဘဲ၎င်း၏တစ်ခုသည်မှန်ကို P ဘက်တွင်သတ်မှတ်သည်။ မှန်၏အခြမ်းကို N ဘက်ခြမ်းတွင်ထားရှိခြင်း (အလွှာဘက်သို့မဟုတ်အလင်းထွက်ရှိမှုအပိုင်း) ၎င်းသည်မြင့်မားသောတောက်ပသောစွမ်းဆောင်နိုင်မှု၊ အလွန်အားနည်းသောအလုပ်ခွင်တွင်းစိတ်ဓာတ်၊ မြင့်မားသောအပူချိန်တည်ငြိမ်မှုနှင့်သက်တမ်းရှည်သောအားသာချက်များရှိသည်။