Optoelektron tehnologiýasynyň çalt ösmegi bilen ýarymgeçiriji lazerler aragatnaşyk, lukmançylyk enjamlary, lazer aralygy, senagat gaýtadan işlemek we sarp ediş elektronikasy ýaly ugurlarda giňden ýaýran goşundylary tapdy. Bu tehnologiýanyň özeninde PN çatrygy ýerleşýär, ol diňe bir ýagtylyk çykaryşynyň çeşmesi hökmünde däl, eýsem enjamyň işleýşiniň esasy hökmünde hem möhüm rol oýnaýar. Bu makala ýarymgeçiriji lazerlerde PN birikmesiniň gurluşy, ýörelgeleri we esasy funksiýalary barada anyk we gysgaça syn berýär.
1. PN çatrygy näme?
PN çatrygy, P görnüşli ýarymgeçiriji bilen N görnüşli ýarymgeçirijiniň arasynda emele gelen interfeýsdir:
P görnüşli ýarymgeçiriji bor (B) ýaly kabul ediji hapalar bilen köpeldilýär we deşikleriň köpüsini zarýad göterijiler edýär.
N görnüşli ýarymgeçiriji, fosfor (P) ýaly donor hapalary bilen dopirlenýär we elektronlary köp göteriji edýär.
P görnüşli we N görnüşli materiallar birleşdirilende, N-sebitdäki elektronlar P-sebite, P-sebitdäki deşikler N-sebite ýaýraýar. Bu diffuziýa, içerki potensial päsgelçilik hökmünde bilinýän içerki elektrik meýdany döredýän zarýadly ionlary galdyryp, elektronlaryň we deşikleriň birleşýän tükeniksiz sebitini döredýär.
2. PN çatrygynyň lazerdäki roly
(1) Daşaýjy sanjym
Lazer işledilende PN çatrygy öňe tarap ugur alýar: P-sebit polo positiveitel naprýa .eniýa, N-sebit bolsa otrisatel naprýa .eniýa birikdirilýär. Bu, içerki elektrik meýdanyny ýatyrýar, elektronlaryň we deşikleriň birleşip biläýjek çatrygyndaky işjeň sebite sanjylmagyna mümkinçilik berýär.
(2) Lightagtylyk zyňylyşy: Höweslendirilen zyňyndylaryň gelip çykyşy
Işjeň sebitde sanjym edilen elektronlar we deşikler birleşýär we fotonlary goýberýär. Ilkibaşda bu proses öz-özünden zyňyndy, ýöne fotonyň dykyzlygy artdygyça, fotonlar elektron deşik rekombinasiýasyny hasam güýçlendirip biler, şol bir faza, ugur we energiýa bilen goşmaça fotonlary çykaryp biler - bu zyňyndydyr.
Bu amal lazeriň düýbüni emele getirýär (Radiasiýanyň stimulirlenen emissiýasy arkaly ýeňil güýçlendirme).
(3) Lazer çykaryşyny gazanmak we rezonansly boşluklar
Gyjyndyrylan zyňyndylary güýçlendirmek üçin ýarymgeçiriji lazerler PN çatrygynyň iki gapdalyndaky rezonans boşluklary öz içine alýar. Gyrasy çykýan lazerlerde, meselem, paýlanan Bragg Reflektorlary (DBR) ýa-da ýagtylygy yza we yza görkezmek üçin aýna örtükleri arkaly gazanyp bolýar. Bu gurnama, ýagtylygyň tolkun uzynlyklaryny güýçlendirip, netijede ýokary sazlaşykly we ugrukdyryjy lazer çykmagyna sebäp bolýar.
3. PN çatryk gurluşlary we dizaýny optimizasiýa
Ondarymgeçiriji lazeriň görnüşine baglylykda PN gurluşy üýtgäp biler:
Heke Heterojunction (SH):
P-sebit, N-sebit we işjeň sebit şol bir materialdan ýasalýar. Rekombinasiýa sebiti giň we az netijelidir.
Iki gezek Heterojunction (DH):
Has dar zolakly işjeň gatlak P- we N-sebitleriň arasynda sandwiçdir. Bu, göterijileri we fotonlary çäklendirýär, netijeliligi ep-esli ýokarlandyrýar.
Kwant guýusynyň gurluşy:
Kwant çäklendiriş effektlerini döretmek, çäk aýratynlyklaryny we modulirleme tizligini gowulandyrmak üçin ultra inçe işjeň gatlagy ulanýar.
Bu gurluşlaryň hemmesi, PN çatryk sebitinde daşaýjy sanjymyň, rekombinasiýanyň we ýagtylygyň çykarylyşynyň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin niýetlenendir.
4. Netije
PN çatrygy hakykatdanam ýarymgeçiriji lazeriň “ýüregi”. Daşaýjylary öňe sürmek bilen sanjym etmek ukyby lazer öndürmek üçin esasy itergi bolup durýar. Gurluş dizaýnyndan we material saýlamasyndan foton dolandyryşyna çenli ähli lazer enjamynyň öndürijiligi PN birikmesini optimizirlemekde aýlanýar.
Optoelektron tehnologiýalarynyň ösmegi bilen PN birleşýän fizikasyna has çuňňur düşünmek diňe bir lazer öndürijiligini ýokarlandyrman, eýsem ýokary güýçli, ýokary tizlikli we arzan bahaly ýarymgeçiriji lazerleriň indiki nesliniň ösmegi üçin berk binýat döredýär.
Iş wagty: 28-2025-nji maý