Полупроводниковая оптоэлектроника

Описание

Излагаются физические основы, принципы работы, а также топология приборов современной полупроводниковой оптоэлектроники, использующих свойства наноразмерных объектов типа квантовых ям, квантовых проволок и квантовых точек. В изложении сделан акцент на описание физических процессов формирования электрических и оптических свойств гетероструктур, а также их отличия от объектов микроэлектроники. В первых главах даётся определение наиболее важных параметров полупроводников, определяющих применимость физических моделей для описания их свойств. Особое внимание уделено рассмотрению длины волны де Бройля. Показаны физические причины эффекта размерного квантования в гетероструктурах с потенциальными ямами, а также основные изменения их энергетического и долинного спектров при ограничении движения электронов по одной, двум и трём координатам. Проанализирована роль внутренних электрических полей на свойства нанообъектов. Указаны потенциальные преимущества элементов оптоэлектроники, использующих квантовые ямы, квантовые проволоки, квантовые точки и их комбинации. В последующих главах приведены сведения о механизмах токопротекания в элементах наноэлектроники, их особенностях и связанные с этим эффекты кулоновской блокады, осцилляции Блоха. Дано краткое описание оптических свойств квантовых ям и квантовых точек. В конце пособия рассматривается физическое содержание эффектов, которые используют для управления световыми потоками: эффект Франца – Келдыша, эффект двулучепреломления в объёмных кристаллах и в нематических жидких кристаллах, а также эффект Штарка в наноразмерных структурах.