Страница 137 из 161
В Ватсоновском исследовательском центре IBM P. Ландауер сформировал в 1961 г. небольшую группу для изучения проблемы систематическим путем. В. Думке из IBM показал, что простые (элементарные) полупроводники, такие как кремний и германий, которые широко используются в электронике, не пригодны из-за их структуры зон, и предложил использовать более сложные в структурном отношении полупроводники (полупроводниковые соединения), такие как арсенид галлия. У них минимум энергии зоны проводимости совпадает с максимумом валентной зоны (прямозонные полупроводники). В IBM были хорошие условия для изучения, поскольку уже началась программа для применений арсенида галлия в электронике.
Р�зучением полупроводниковых соединений, особенно арсенидом галлия, занимались также РІ General Telephone and Electronics Laboratories (GT&E). Здесь работала РіСЂСѓРїРїР° РЎ. РњСЌР№Р±СѓСЂРіР°. Р’ марте 1962 Рі. РѕРЅ представил РЅР° заседании Американского Физического Общества работу РїРѕ электролюминесценции GaAs РґРёРѕРґРѕРІ РїСЂРё 77 Рљ, С‚.Рµ. излучение этих РґРёРѕРґРѕРІ, охлажденных РґРѕ температуры жидкого азота, РїСЂРё пропускании электрического тока. Было показано, что РїСЂРё определенных условиях почти каждый заряд, инжектированный через p-n-переход, дает фотон. Рто был результат, аналогичный тому, что получил Мейман для СЂСѓР±РёРЅР° (высокая квантовая эффективность) Рё указывал, что p-n-переходы являются идеальной системой, для получения лазерного эффекта.
Р–. Панков РёР· RCA провел 19561957 РіРі. РІ Париже, работая СЃ РРіСЂСЌРЅРѕРј. Возвратившись РёР· Франции, РѕРЅ начал исследования, РЅРѕ без финансовой поддержки, поскольку начальство РЅРµ рассматривало полупроводниковые лазеры выгодным объектом. Р’ январе 1962 Рі. РЅР° конференции Американского Физического Общества Панков РѕР±СЉСЏРІРёР» Рѕ наблюдении рекомбинационного излучения РёР· переходов арсенида галлия. РњСЌР№Р±СѓСЂРі почувствовал, что его РјРѕРіСѓС‚ опередить, Рё СѓРґРІРѕРёР» усилия.
В IBM, после семинара с Мэйбургом, теоретик Г. Лашер стал изучать вопрос, как сделать резонатор для полупроводникового лазера, а в то же время в соседней лаборатории в Йорктаун Хейтс М. Думке стал размышлять, как сделать лазер на арсениде галлия.
В июле 1962 г. результаты Мэйбурга обсуждались на Конференции по исследованиям твердотельных устройств в университете Нью-Гемпшира и Р. Кейс и Т. Квист из MIT сообщили, что они создали диоды арсенида галлия с люминесцентной эффективностью, которую они оценивают в 85%. Панков в мае представил подобные же результаты на другой конференции. В MIT люминесценция, излучаемая диодом, использовалась для передачи телевизионного канала, о чем было сообщено в New York Times.
На этом этапе четыре группы пустились в гонку. Р. Холл из GE принимал участие в конференции в Нью-Гемпшире и был поражен представленными результатами. На него сильное впечатление произвела высокая эффективность излучения p-n-переходов арсенида галлия, и, возвращаясь, он еще в поезде стал делать расчеты и размышлять, как получить резонатор ФабриПеро. �дея была: взять p-n-переход, обрезать и отполировать его грани. Холл был астрономом-любителем и в школе сам построил телескоп, он знал, как можно отполировать оптические компоненты. В настоящее время резонаторы полупроводниковых лазеров получают скалыванием кристалла в нужном направлении, но в то время он не знал о такой методике. После некоторых обсуждений он получил разрешение начальства начать работу над проектом. Принципиальной трудностью было изготовление перехода GaAs, который должен был удовлетворять определенным критериям, а именно, сильно допирован. Вторая трудность была вырезать и отполировать грани так, чтобы они были параллельными друг другу. Затем следовало пропустить очень большой ток через переход, чтобы инжектировать достаточное число электронов. Ток должен был быть в виде импульса с короткой длительностью, чтобы не расплавить образец. Чтобы предотвратить чрезмерный рост температуры, следовало использовать охлаждение жидким азотом (77 К).
Хотя Холл был последним, включившимся в гонку, он оказался первым, правда на короткое время, и получил в сентябре 1962 г. первый лазерный диод. Бернард (из Франции) несколько раз посещал лабораторию Холла, обсуждая возможность полупроводниковых лазеров. Во время одного из визитов он появился как раз, когда группа Холла получила результат, но еще не оформила его для публикации. Поэтому достижение держалось в секрете. У Холла возникла проблема, как обсуждать возможность сделать лазер, не сообщая Бернарду, что он уже работает в соседней комнате.