Селективно настраиваемые фотоэлектрические преобразователи мощного лазерного излучения на метаморфных гетероструктурах
Калюжный,НА; Емельянов,ВМ; Евстропов,ВВ; Минтаиров,СА; Минтаиров,МА; Нахимович,МВ; Салий,РА; Шварц,МЗ
лаб. фотоэлектрических преобразователей (Андреева,ВМ)
Разработана МОС-гидридная технология метаморфных InGaAs гетероструктур и впервые созданы фотоэлектрические преобразователи мощного (до 15 Вт/см2) лазерного излучения (λ=1064 нм) с пиковым кпд более 50%. Метаморфные InGaAs/GaAs фотопреобразователи с расширенной до 1200 нм спектральной фоточувствительностью формируются на основе слоев твердых растворов In(Al)GaAs с содержанием индия 12—26%. Технология роста компенсирующих механические напряжения метаморфных слоев, обеспечила эффективный загиб дислокаций на их границах (вне зависимости от их числа). При этом значения рабочего напряжения в исследованном диапазоне составов «x» полностью соответствуют теоретическим значениям для ширины запрещенной зоны InxGa1-xAs материалов. Для достижения предельных значений тока и напряжения фотопреобразователя выполнена многофакторная оптимизация всех активных и функциональных слоев гетероструктуры. Найдены составы широкозонных материалов, позволяющие устранить потенциальные барьеры в зонной диаграмме и реальной структуре. На основе расчета диффузионных длин неосновных носителей заряда и исследования оптических характеристик приборов оптимизированы толщины активной области, найдены граничные значения In(Al)GaAs составов, для которых абсолютные значения диффузионного тока насыщения (и рабочего напряжения) максимальны при сохранении высокой спектральной чувствительности на λ=1064 нм.
Иллюстрации
Структура InGaAs/GaAs фотопреобразователя и ПЭМ изображение,
демонстрирующее загиб дислокаций в метаморфных буферных слоях.
|
|
Спектральные зависимости фото-чувствительности InGaAs/GaAs фотопреобразователя
|
Фотоэлектрические параметры преобразователя лазерного излучения (Λ=1064 нм).
|
Публикации
- N.A. Kalyuzhnyy, V.M. Emelyanov, V.V. Evstropov, S.A. Mintairov, M. A. Mintairov, M.V. Nahimovich, R.A. Salii, and M.Z. Shvarts, ?Thermal and resistive losses in InGaAs metamorphic laser (? = 1064 nm) power converters with over 50% efficiency?, AIP Conference Proceedings 2149, 050006 (2019)