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单轴张应变n+掺杂Ge/GeSi量子阱光增益的理论分析

本文摘要:由于低成本以及可大规模生产,硅基光子构建光路更有了大量研究者们的兴趣。硅基光子学的应用领域牵涉到大容量、低能耗的光网络,近年来还伸延到了光谱学以及化学、生物传感等领域。虽然大量的硅基光子学基础元件如光无源器件、探测器、调制器等早已被报导,但片上构建以及CMOS相容的硅基光源依然是一道考验。 具备独有伪必要带上隙能带结构的锗材料是一种被寄予厚望的材料。通过张突发事件和n掺入,锗材料可以被改变为必要带上隙材料,从而使闪烁效率大大提高。

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由于低成本以及可大规模生产,硅基光子构建光路更有了大量研究者们的兴趣。硅基光子学的应用领域牵涉到大容量、低能耗的光网络,近年来还伸延到了光谱学以及化学、生物传感等领域。虽然大量的硅基光子学基础元件如光无源器件、探测器、调制器等早已被报导,但片上构建以及CMOS相容的硅基光源依然是一道考验。

具备独有伪必要带上隙能带结构的锗材料是一种被寄予厚望的材料。通过张突发事件和n掺入,锗材料可以被改变为必要带上隙材料,从而使闪烁效率大大提高。此外,在目前的基础上,融合较低维量子结构如量子阱、量子线、量子点的锗材料也很有期望能减少体材料锗激光器的阈值电流。

  为此,武汉光电国家实验室光电子器件与构建功能实验室孙军强教授率领博士生江佳霖对[100]方向单轴张突发事件、n+掺入Ge/GeSi量子阱的光增益特性展开了理论研究。考虑到量子阱中的权利载流子吸取损耗,他们创建了基于8带上耦合k?p微扰方法的理论模型,修正了Drude-Lorentz模型。通过建模,单轴张突发事件和n掺入对量子阱的能带结构、载流子产于、偏振涉及增益以及权利载流子吸取的影响获得了详尽的分析和辩论。除此之外,他们还计算出来了有所不同突发事件和n掺入浓度下的净峰值增益和半透明载流子浓度。

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在可实现的张突发事件以及n掺入浓度下,计算出来获得的TE模式清净增益可超过2061cm-1,这指出该量子阱未来将会沦为一种有效地的硅基闪烁材料。  2016年6月17日,该研究成果Theoreticalanalysisofopticalgaininuniaxialtensilestrainedandn+-dopedGe/GeSiquantumwell公开发表在OSA旗下期刊OpticsExpress(Vol.24,no.13,PP.14525-14537,2016)杂志。该项研究获得了国家自然科学基金(61435004)的资助。


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