Роль iнтерфейсних фононiв у функцiонуваннi безiнжекторного квантового каскадного лазера

Автор(и)

  • Ju. O. Seti Yu. Fed’kovich National University of Chernivtsi
  • M. V. Tkach Yu. Fed’kovich National University of Chernivtsi
  • M. V. Pan’kiv Yu. Fed’kovich National University of Chernivtsi

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe61.09.0784

Ключові слова:

резонансно-тунельна наноструктура, квантовий каскадний лазер, iнтерфейснi фонони, електрон-фононна взаємодiя, функцiя Грiна

Анотація

У моделi прямокутного потенцiального профiлю та ефективної маси електрона i в моделi дiелектричного континууму для iнтерфейсних фононiв отримано гамiльтонiан електрон-фононної системи у двоямнiй резонансно-тунельнiй структурi у постiйному електричному полi. Ця система вiдiграє роль окремого каскаду безiнжекторного квантового каскадного лазера [1]. Методом температурних функцiй Грiна розраховано перенормування параметрiв електронного спектра при довiльнiй температурi та показано, що, у вiдповiдностi з експериментом, смуга лазерного випромiнювання зазнає розширення, але слабо змiщується зi збiльшенням температури.

Посилання

S. Kumar, C.W.I. Chan, C. Qing, and J.L. Reno, Two-well terahertz quantum-cascade laser with direct intrawell-phonon depopulation, Appl. Phys. Lett. 95, 141110 (2009).

http://dx.doi.org/10.1063/1.3243459

J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco et al., Quantum cascade laser, Science 264, 553 (1994).

http://dx.doi.org/10.1126/science.264.5158.553

J. Faist, F. Capasso, C. Sirtori et al., Vertical transition quantum cascade laser with Bragg confined excited state, Appl. Phys. Lett. 66, 538 (1995).

http://dx.doi.org/10.1063/1.114005

S. Katz, A. Fridrich, G. Boehm, and M.C. Amann, Continuous wave operation of injectorless quantum cascade lasers at low temperatures, Appl. Phys. Lett. 92, 181103 (2008).

http://dx.doi.org/10.1063/1.2841704

D. Dey, W Wu, O. Memis, and H. Mohseni, Injector-less quantum cascade laser with low voltage defect and improved thermal performance grown by metal-organic chemical-vapor deposition, Appl. Phys. Lett. 94, 081109 (2009).

http://dx.doi.org/10.1063/1.3089362

A. Fridrich, G. Boehm, and M.C. Amann, Short-wave-length intersubband staircase lasers, with and without AlAs-blocking barriers, Semicond. Sci. Technol. 22, 218 (2007).

http://dx.doi.org/10.1088/0268-1242/22/3/008

S. Katz, A. Vizbaras, R. Meyer, and M.-C. Amann, Injectorless quantum cascade lasers, J. Appl. Phys. 109, 081101 (2011).

http://dx.doi.org/10.1063/1.3566072

C. Gmachl, F. Capasso, D.L. Sivco, and A.Y. Cho, Recent progress in quantum cascade lasers andapplications, Rep. Prog. Phys. 64, 1533 (2001).

http://dx.doi.org/10.1088/0034-4885/64/11/204

M. Wanke, F. Capasso, C. Gmachl, A. Tredicucci, D. Sivco, A. Hutchinson, G. Chu, and A. Cho, Injectorless quantum-cascade lasers, Appl. Phys. Lett. 78, 3950 (2001).

http://dx.doi.org/10.1063/1.1378805

J. Faist, Quantum Cascade Lasers (Oxford Univ. Press, Oxford, 2013).

http://dx.doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198528241.001.0001

G.G. Zegrya, N.V. Tkach, I.V. Boiko, and Yu.A. Se-ti, Quasi-stationary electron states in a multilayered structure in longitudinal electric and transverse magnetic fields, Phys. Solid State 55, 2182 (2013).

http://dx.doi.org/10.1134/S106378341310034X

M.V. Tkach, Ju.O. Seti, I.V. Boyko, and O.M. Voitsekhivska, Dynamic conductivity of resonance tunnel structures in the model of open cascade in nanolasers, Rom. Rep. Phys. 65, 1443 (2013).

M.V. Tkach, Ju.O. Seti, I.V. Boyko, and O.M. Voitsekhivska, Optimization of quantum cascade laser operation by geometric design of cascade active band in open and closed models, Condens. Matter Phys. 16, 33701 (2013).

http://dx.doi.org/10.5488/CMP.16.33701

A. Gaji, J. Radovanovi, V. Milanovi, D. Indjin, and Z. Ikoni, Optimizing optical nonlinearities in GaInAs/AlInAs quantum cascade lasers, J. Appl. Phys. 115, 05712 (2014).

M. Lindskog, J. M. Wolf, V. Trinite et al., Comparative analysis of quantum cascade laser modeling based on density matrices and non-equilibrium Green's functions, Appl. Phys. Lett. 105, 103106 (2014).

http://dx.doi.org/10.1063/1.4895123

C. Jirauschek and T. Kubis, Modeling techniques for quantum cascade lasers, Appl. Phys. Rev. 1, 011307 (2014).

http://dx.doi.org/10.1063/1.4863665

A. Jiang, A. Matyas, K. Vijayraghavan, C. Jirauschek, Z.R. Wasilewski, and M.A. Belkin, Experimental investigation of terahertz quantum cascade laser with variable barrier heights, J. Appl. Phys. 115, 163103 (2014).

http://dx.doi.org/10.1063/1.4873461

Z.W. Yan, S.L. Ban, and X.X. Liang, Pressure dependence of electron–IO-phonon interaction in multi-interface heterostructure systems, Int. J. Mod. Phys. B 17, 6085 (2003).

http://dx.doi.org/10.1142/S0217979203023653

B.H. Wu, J.C. Cao, G.Q. Xio, and H.C. Lio, Interface pho-non assisted transition in double quantum well, Eur. Phys. J. B 33, 9 (2003).

http://dx.doi.org/10.1140/epjb/e2003-00135-2

X. Gao, D. Botez, and I. Knezevic, Phonon confine-ment and electron transport in GaAs-based quantum cascade structures, J. Appl. Phys. 103, 073101 (2008).

http://dx.doi.org/10.1063/1.2899963

J.G. Zhu and S.L. Ban, Effect of electron-optical phonon interaction on resonant tunneling in coupled quantum wells, Eur. Phys. J. B 85, 140 (2012).

http://dx.doi.org/10.1140/epjb/e2012-20981-9

R. Aggarwal, A.A. Ingale, S. Pal, V.K. Dixit, T.K. Sharma, and S.M. Oak, Intersubband plasmon-phonon coupling in GaAsP/AlGaAs near surface quantum well, Appl. Phys. Lett. 102, 181120 (2013).

http://dx.doi.org/10.1063/1.4804360

Y.B. Shi and I. Knezevic, Nonequilibrium phonon effects in midinfrared quantum cascade lasers, J. Appl. Phys. 116, 123105 (2014).

http://dx.doi.org/10.1063/1.4896400

N. Mori and T. Ando, Electron–optical-phonon interaction in single and double heterostructures, Phys. Rev. B 40, 6175 (1989).

http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.40.6175

X. Gao, D. Botez, and J.I. Knezevic, X-valley leakage in GaAs-based mid-infrared quantum cascade lasers: a Monte Carlo study, Appl. Phys. 101, 063101 (2007).

http://dx.doi.org/10.1063/1.2711153

M.A. Stroscio and M. Dutta, Phonons in Nanostructures (Cambridge Univ. Press, Cambridge, UK, 2001) [ISBN: 0521792797].

http://dx.doi.org/10.1017/CBO9780511534898

M.V. Tkach, Ju.O. Seti, and O.M. Voitsekhivska, Quantum Dots, Wires, and Films (Knygy-XXI, Chernivtsi, 2015) (in Ukrainian).

Y.Z. Wei and X.X. Liang, Transfer matrix method for electron-IO-phonon interaction in asymmetric double-barrier structures, Int. J. Mod. Phys. B 15, 3539 (2001).

http://dx.doi.org/10.1142/S0217979201007804

A.A. Abrikosov, L.P. Gorkov, and I.E. Dzyaloshinsky, Methods of Quantum Field Theory in Statistical Physics (Dover, New York, 2012) [ISBN-13: 978-0486632285].

UJP 2016 V610 #9uk

Завантаження

Опубліковано

2019-01-05

Номер

Том 61 № 9 (2016)

Розділ

Оптика, лазери, квантова електроніка

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.

Як цитувати

Роль iнтерфейсних фононiв у функцiонуваннi безiнжекторного квантового каскадного лазера. (2019). Український фізичний журнал, 61(9), 784. https://doi.org/10.15407/ujpe61.09.0784

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають