Страница 138 из 161
Конференция в Нью-Гемпшире вдохновила также Н. Холоньяка из GE, эксперта по арсениду галлия. Когда первый диод заработал, почти одновременно несколько групп объявили о лазерном действии на p-n-переходах GaAs. Во всех случаях использовалось охлаждение до 77 К, а накачка производилась импульсами тока высокой интенсивности с короткой длительностью (несколько микросекунд). О лазере группы GE было объявлено в работе от 24 сентября 1962 г.; о втором лазере группы М. Натана из IBM Йорктаун Хейтс было объявлено 4 октября; а о третьем из Линкольновской лаборатории MIT 23 октября. Холоньяк сообщил о своем лазере 17 октября. Все эти лазеры были сделаны на переходе арсенида галлия, охлаждались жидким азотом, и накачивались интенсивными импульсами тока длительностью несколько микросекунд.
Устройство Холла (рис. 60) представляло куб со стороной 0.4 мм, с переходом, расположенным в горизонтальной плоскости, в центре. Передняя и задняя грани были отполированы параллельно друг к другу и перпендикулярно к плоскости перехода, образуя резонатор ФабриПеро (арсенид галлия обладает высоким показателем преломления, поэтому френелевское отражение на границе полупроводниквоздух дает достаточно высокий коэффициент отражения). При такой геометрии получается относительно длинный путь в области перехода, где инжектированные носители рекомбинируют и испускают свет, распространяющийся взад-вперед между отполированными гранями (зеркалами резонатора). Лазер работал при подаче импульсов тока длительностью 520 мкс, причем полюс тока подавался на p-допированную сторону перехода, а минус на n-допированную сторону. Диод помещался в жидкий азот. Когда ток достигал очень большого значения, 8500 А/см2, возникала лазерная генерация, что проявлялось в резком увеличении испускаемого излучения и в сужении спектральной линии от 125 до 15 А.
Рис. 60. Схема полупроводникового лазера на p-n-переходе простейшего типа. Лазерное излучение испускается в тонком активном слое между p и n зонами, и отражается взад и вперед параллельными гранями F1, F2, которые действуют как зеркала резонатора
Натан работал с несколько отличной системой, используя переход без резонатора. Порог, достигаемый при температуре жидкого азота, очевидно, был выше между 10 000 и 100 000 А/см2. Т. Квист из MIT использовал структуру 1,4x0,6 мм2 с отполированными короткими гранями. При температуре жидкого азота порог был около 1000 А/см2. Наконец, Холоньяк использовал переход соединения арсенида галлия с фосфидом. �спользуя этот материал, удалось получить генерацию при 60007000 А/см2 вместо 8400 А/см2, когда использовался простой образец GaAs.
Р’ Р РѕСЃСЃРёРё (РЎРЎРЎР ), РІСЃРєРѕСЂРµ после создания лазеров РІ РЎРЁРђ, Р’.РЎ. Багаев, Рќ.Р“. Басов, Р‘.Рњ. Р’СѓР», Р‘.Р”. Копыловский, Рћ.Рќ. РљСЂРѕС…РёРЅ, Р®.Рњ. РџРѕРїРѕРІ, Рђ.Рџ. Шотов Рё РґСЂ. создали лазерный РґРёРѕРґ РІ Р¤Р�РђРќРµ. Ртот результат обсуждался РЅР° 3-Р№ Международной конференции РїРѕ квантовой электронике РІ Париже, РІ 1963 Рі.
Первые лазеры делались из одного и того же материала с переходом между n и p частями. Они имели высокие пороги. В 1963 г. X. Кромер предложил использовать гетеропереходы, в которых полупроводник с относительно узкой запрещенной зоной располагается между двумя слоями полупроводника с более широкими запрещенными зонами (сэндвич-структура). В то же время аналогичное предложение сделали Ж.�. Алфёров и Р.Ф. Казаринов из Физико-технического института им. А.Ф. �оффе (г. Ленинград). Российские ученые не опубликовали свое предложение. Прошло шесть лет, прежде чем в Bell Labs и в RCA были разработаны первые гетероструктурные лазеры. К тому времени Алфёров и его сотрудники разработали более сложные многослойные структуры, которые сегодня известны как лазеры с двойной гетероструктурой. Усилия Ж. Алфёрова и X. Кромера были отмечены Нобелевской премией по физике в 2000 г. за разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной электронике и в оптоэлектронике вместе с Джеком Килби за его вклад в изобретение интегральной схемы.
Р–.Р�. Алфёров родился РІ Витебске (Белоруссия) РІ 1930 Рі. РћРЅ окончил Рлектротехнический институт РёРј. Р’. Р�. Ленина (Ленинград) РІ 1952 Рі. Рё РІ 1953 Рі. поступил РІ Физико-технический институт. РЎ 1987 Рі. РѕРЅ директор этого института. Алфёров академик Р РђРќ Рё депутат Государственной Думы.
Герберт Кромер родился в Веймаре (Германия) в 1928 г. и получил докторскую степень в университете Гёттингена в 1952 г. за диссертацию, посвященную только появившимся тогда новым транзисторам. В 1968 г. он стал работать в университете Колорадо, а с 1976 г. в университете Калифорнии (Санта Барбара).