KVANTINĖS ELEKTRONIKOS DARINIAI AKYTOJO SILICIOPAGRINDU
Prietaisai, pagaminti silicio pagrindu, vyrauja mikroelektronikos pramonės gaminių tarpe dėlbazinės med.iagos pigumo. Todėl silicis yra labiausiai pageidaujama med.iaga gaminant betkokį naują elektronikos prietaisą, kuris turėtų integruotis su esamais mikroelektroniniais lustaisar kita aparatūra. Tai galioja ir optoelektroniniams prietaisams, kurie sudaro jungiamąją grandįtarp elektronikos, fotonikos ir optinio ry.io sričių. Dauguma optoelektronikos elementų, tokiųkaip .viesolaid.iai bei moduliatoriai, gali būti pagaminti i. silicio. Tačiau siliciooptoelektronikos idėjos įgyvendinimui trūksta pagrindinės grandies . efektyvaus .viesos .altinioi. silicio (ar bent did.iąja dalimi silicio pagrindu). Jeigu pavyktų sukurti silicio lazerį naudojantįprastinę silicio technologiją, tai .is pasiekimas darytų mil.ini.ką įtaką puslaidininkių pramonės,informacinių technologijų technikos bei telekomunikacijos sistemų ateičiai. Tačiau kristalinissilicis dėl savo fundamentinių savybių, tokių kaip energetinių juostų struktūra, lemiantinetiesioginius rekombinacinius .uolius tarp laidumo juostos ir valentinės juostos ekstremumų, irkitų, yra neperspektyvi med.iaga gauti .viesos stiprinimą. Dėl vyraujančios tarpjuostinėssmūginės nepusiausvyrųjų krūvininkų rekombinacijos, spinduliuotės kvantinis na.umasmakroskopiniame ir mikroskopinių matmenų silicyje siekia vos .imtąsias procento dalis. Tačiau,atradus 3-4 % kvantinio na.umo matomojo spektro spinduliuotę akytojo silicio nanokristalituose,atsirado viltis gauti jame ir priverstinę spinduliuotę. Praėjus de.imčiai metų po pirmųjų darbų [1,2] pasirodymo, .i viltis i.sipildė. Optinį stiprinimą silicio nanokristaluose pirmas stebėjoL. Pavesi ir jo bendraautoriai [3]. Bandymai buvo atlikti su silicio nanokristalais, gautais siliciojonų implantacijos būdu safyro ir silicio oksido sluoksniuose. .is atradimas davė prad.ią siliciolazerio kūrimo darbams.Bet kurio lazerio pagrindą sudaro aktyvioji terpė, kuri patalpinta tarp optinio Fabry-Perótrezonatoriaus veidrod.ių. Aktyvioji terpė su.adinama tam, kad joje būtų sukurta inversinė
lygmenų, o puslaidininkiniame lazeryje . energetinių juostų u.pildymo būsena. Fabry-Perótrezonatorius u.tikrina optinį teigiamą grį.tamąjį ry.į. Puslaidininkinio lazerio Fabry-Perótmikrorezonatorių paprastai kuria du paskirstyto (Braggo) atspind.io daugiasluoksniai veidrod.iai[4]. Elektrocheminė akytojo silicio gamybos technologija suteikia galimybę pagaminti abuminėtus lazerio elementus vieno nepertraukiamo technologinio proceso metu. Technologijaparemta tuo, kad akytojo silicio lū.io rodiklis .viesai ir silicio nanokristalitų matmenys priklausonuo anodinio ėsdinimo srovės tankio [5]. Iki .iol tirtų Fabry-Perót mikrorezonatorių aktyviojidalis buvo daroma λ/2 ilgio (čia λ . bangos ilgis, atitinkantis silicio nanokristalitųspinduliuojamosios .viesos spektro centrinę dalį). Toks mikrorezonatorius yra suderintas pagalbanginės optikos reikalavimus. Tačiau jame neatsi.velgta į tai, kad .viesos stiprinimas silicionanokristaluose yra santykinai ma.as [3]. Norint gauti lazerinį efektą, būtina atsi.velgti į .viesosstiprinimo dydį ir į nuostolius. Įskaičius tai, kad .viesos stiprinimo skerspjūvis silicionanokristalituose yra 5×10-17 cm-2 eilės [3], mes pagaminome Fabry-Perót mikrorezonatorių,kuriame atstumas tarp Braggo veidrod.ių yra didesnis u. λ/2 [6*,7*].