Внутризонное поглощение излучения дырками в квантовых ямах InAsSb/AlSb и InGaAsP/InP

Abstract

Microscopic analysis of intraband radiation absorption by holes with their transition to the spin-split band for InAsSb/AlSb and InGaAsP/InP semiconductor quantum wells is performed in the context of the four-band Kane model. The calculation is performed for two incident-radiation polarizations: along the crystal-growth axis and in the quantum-well plane. It is demonstrated that absorption with transition to the discrete spectrum of spin-split holes has a higher intensity than absorption with transitions to the continuous spectrum. The dependences of the intraband absorption coefficient on temperature, hole density, and quantum- well width are thoroughly analyzed. It is shown that intraband radiation absorption can be the main mechanism of internal radiation losses in lasers based on quantum wells.

Внутризонное поглощение излучения свободными дырками в квантовых ямах GaAs/InGaAs с учетом несферичности kP-гамильтониана

“…Значительный вклад в коэффициент внутризонного поглощения вносит процесс поглощения излучения свободными дырками с переходом их в спин-отщепленную (so) зону. Исследование данного процесса было проведено авторами в работе [3] для гетероструктур AlSb/InAsSb и InGaAsP/InP в приближении сферического ненапряженного kP-гамильтониана в восьмизонной модели Кейна [4,5]. Использовалась модификация [6] модели Кейна, основанная на сведении задачи на собственные функции и собственные значения kP-гамильтониана к решению системы дифференциальных уравнений для компонент волновых функций носителей заряда в спинорной форме.…”

“…Для упрощения задачи можно использовать приближение, в соответствии с которым свойства системы инвариантны относительно поворота вокруг оси роста кристалла (грубо говоря, считать, что для носителей заряда m y = m z = m x ). В этом случае можно направить ось y вдоль компоненты q волнового вектора в плоскости КЯ, тогда компонента k z = 0, k y = q и для расчета коэффициента поглощения можно использовать метод, описанный в работе [3]. В итоге для коэффициента поглощения излучения тяжелыми дырками с переходом в so-зону в расчете на одну яму можно получить…”

“…1 показана зависимость коэффициента поглощения света тяжелыми дырками с переходом в спектр локализованных (а) и делокализованных (b) состояний so-дырок от энергии оптического перехода. Из рисунков видно, что в отличие от аналогичных результатов для ГС AlSb/InAsSb и InGaAsP/InP [3] поглощение с переходом в спектр делокализованных состояний so-дырок является более сильным, чем поглощение с переходом в спектр локализованных состояний. Данный факт можно объяснить тем, что для InGaAs/GaAs яма для so-дырок является очень мелкой и они локализованы слабо в отличие от ГС AlSb/InAsSb и InGaAsP/InP, где яма для so-дырок является достаточно глубокой.…”