بررسی اثر اندازه بر خواص گسیلندگی لیزرهای نقطه‌ی کوانتومی مخروطی شکل InAs/GaAs

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 عضو هیات علمی

2 دانشجوی کارشناسی ارشد

چکیده

در این مقاله، اثر اندازه بر خواص گسیلی لیزرهای نقطه‌ی کوانتومی مخروطی‌ـ‌شکل InAs/GaAs با لایه‌ی خیس بررسی شد. ابتدا با استفاده از روش محاسباتی اجزای محدود و بهره‌گیری از تقریب جرم موثر، معادله‌ی شرودینگر برای دو دسته نقطه‌ی کوانتومی مخروطی‌‌ـ‌شکل با لایه‌ی خیس حل شد و توابع پوش و ترازهای انرژی حالت پایه، برانگیخته‌ی اول و تراز لایه‌ی خیس به‌دست آمدند. سپس با استفاده از تابع پوش الکترون، دوقطبی‌های گذار و زمان گذار خودبخودی محاسبه شدند و وابستگی آنها به اندازه مشخص شد. سپس با حل معادلات آهنگ لیزر، ویژه‌ی لیزرهای نیم‌رسانا، به بررسی و محاسبه‌ی توان خروجی پرداختیم. نتایج نشان می‌دهند با افزایش اندازه‌ نقاط، مقادیر ویژه‌ی انرژی الکترون کاهش می‌یابند. همچنین افزایش ابعاد، زمان گذار خودبخودی نیز کاهش می‌دهد. نهایتا با افزایش ابعاد نقطه، توان خروجی لیزر افزایش می‌یابد. به‌علت وابستگی فرکانس گذرا به اندازه، فرکانس گسیل نیز تابع اندازه نقطه کوانتومی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of size effect on the emission properties of InAs/GaAs conical-shaped quantum dot lasers

نویسندگان [English]

  • Mohammad Sabaeian 1
  • Seyed Azadi Azadi 2
  • mohammadreza Shahzadeh 2
  • Iraj kazeminezhad 1
1 Academic member
2 MSc student
چکیده [English]

In this work the effect of size on the emission properties of InAs/GaAs conical-shaped quantum dot (QD) lasers coupled to wetting layer was investigated. At first, by use of numerical method of finite element and effective mass approximation, the Schrodinger equation for two types of QDs were solved and the envelop functions for the ground state, first excited state, and wetting layer state were obtained. Then, using the envelop functions, the transition dipole moments and spontaneous lifetimes were calculated and their dependence on size was investigated. In continue the output power of QD laser was calculated by use of semiconductor laser rate equations. The results show by increasing the QD size, the energy eigenvalues as well as the spontaneous lifetime decreases noticeably. We found out that the laser output decreases with increasing the size of QD. Respecting to this fact that the transition frequencies are also dependent on the size, the output frequency is revealed to shift by changing the QD size.

کلیدواژه‌ها [English]

  • InAs/GaAs quantum dot
  • quantum dot lasers
  • wetting layer
  • transition dipole moments
  • transition lifetime