ТЕПЛОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРАГЕРЦОВОГО КВАНТОВОГО-КАСКАДНОГО ЛАЗЕРА НА ОСНОВЕ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРЫ GaAs/AlGaAs
Аннотация
В работе проведено моделирование тепловых процессов терагерцового квантово-каскадного лазера (ТГц-ККЛ) на основе наногетероструктуры GaAs/AlGaAs с двойным металлическим волноводом методом конечных элементов в условиях постоянного и импульсного режимов питания. Получено распределение температуры в ТГц-ККЛ. Проведено моделирование ТГц-ККЛ с термокомпрессионным соединением наногетеро- структуры и подложки на основе In-Au, Au-Au и Cu-Cu. Получена зависимость максимальной температуры от ширины активной области ТГц-ККЛ. Исследованы температурные режимы лазера в зависимости от параметров импульсного режима питания.
Об авторах
И. А. Глинский
Московский технологический университет (МИРЭА)
Россия
Россия
Н. В. Зенченко
Московский технологический университет (МИРЭА)
Россия
Россия
П. П. Мальцев
Московский технологический университет (МИРЭА)
Россия
Россия
Список литературы
1. Kohler R., Tredicucci A., Beltram F., Beere H.E. Terahertz semiconductor-heterostructure laser // Nature. 2002. № 417. P. 156-159.
2. Rochat M., Ajili L., Willenberg H., Faist J., Beere H., Davies G., Linfield E., Ritchie D. Low-threshold terahertz quantum-cascade lasers // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. P. 1381-1383.
3. Tredicucci A., Capasso F., Gmachl C., Sivco D.L, Hutchinson A.L., Cho A.Y. High performance interminiband quantum cascade lasers with graded superlattices // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 73. P. 2101-2103.
4. Wanke M., Capasso F., Gmachl C., Tredicucci A. Injectorless quantum-cascade lasers // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. P. 3950-3952.
5. Williams B.S., Callebaut H., Kumar S., Hu Q. 3.4-THz quantum cascade laser based on longitudinal-optical-phonon scattering for depopulation // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 1015-1017.
6. Williams B.S. Terahertz quantum-cascade lasers // Nature Photonics. 2007. № 1. P. 517-525.
7. Kumar S., Hu Q., Reno J.L. 186 K operation of terahertz quantum-cascade lasers based on a diagonal design // Appl. Phys. Lett. 2009. № 9. P. 131105.
8. Fathololoumi S., Dupont E., Chan C.W.I., Wasilewski Z.R., Laframboise S.R., Ban D., Matyas A., Jirauschek C., Hu Q., Liu H.C. Terahertz quantum cascade lasers operating up to ~200 K with optimized oscillator strength and improved injection tunneling // Optics Express. 2012. V. 20 (4). P. 3866-3876.
9. Evans C.A., Indjin D., Ikonic Z., Harrison P., Vitiello M.S., Spagnolo V., Scamarcio G. Thermal modeling of terahertz quantum-cascade lasers: Comparison of optical waveguides // IEEE J. Quantum Electronics. 2008. V. 44. № 7. P. 680-685.
10. Kumar S., Williams B.S., Kohen S., Hu Q., Reno J.L. Continuous-wave operation of terahertz quantum-cascade lasers above liquid-nitrogen temperature // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. P. 2494-2496.
11. Williams B.S., Kumar S., Hu Q., Reno J.L. Operation of terahertz quantum-cascade lasers at 164 K in pulsed mode and at 117 K in continuous-wave mode // Optics Express. 2005. V. 13. № 9. P. 3331-3339.
12. Гареев Г.З., Лучинин В.В. Терагерцовые системы и технологии (обзор современ- ного состояния). СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. 228 с.
13. Kohen S., Williams B.S., Hu Q. Electromagnetic modeling of terahertz quantum cascade laser waveguides and resonators // J. Appl. Phys. 2005. № 97. P. 053106.
14. Belkin M.A., Fan J.A., Hormoz S., Capasso F., Khanna S.P., Lachab M., Davies A.G., Linfield E.H. Terahertz quantum cascade lasers with copper metal-metal waveguides operating up to 178 K // Optics Express. 2008. V. 16. № 5. P. 3242-3248.
15. Hugi A., Maulini R., Faist J. External cavity quantum cascade laser // Semiconductor Science and Technology. 2010. № 25. P. 083001.
16. Wittmann A., Bonetti Y., Fischer M., Faist J., Blaser S., Gini E. Distributed-feedback quantum-cascade lasers at 9 μm operating in continuous wave up to 423 K // IEEE Photonics Technol. Lett. 2009. V. 21. № 12. P. 814-816.
17. Glinskii I.A., Zenchenko N.V. Computer simulation of the heat distribution element for high-power microwave transistors // Russian Microelectronics. 2015. V. 44. № 4. P. 236-240.
18. Глинский И.А., Рубан О.А., Алёшин А.Н., Зенченко Н.В., Мельников А.А. Расчет тепловых режимов HEMT-транзисторов на основе гетероструктуры AlGaN/GaN // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 11. С. 43-48.
19. Зенченко Н.В., Рубан О.А., Алёшин А.Н., Глинский И.А., Мельников А.А. Моде- лирование нестационарных тепловых режимов HEMT-транзистора // Нано- и микроси- стемная техника. 2014. № 12. С. 3-6.
20. Blakemore J.S. Semiconducting and other major properties of gallium arsenide // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. № 10. P. R123-R181.
21. Cetas T.C., Swenson C.A., Tilfor C.R. // Phys. Rev. Ser. 2. 1968. V. 174. P. 835.
22. Carlson R.O., Slack G.A. Silverman S.J. Thermal conductivity of GaAs and GaAsl-zPz laser semiconductors // J. Appl. Phys. 1965. V. 36. № 2. P. 505-507.
23. Williams B.S., Kumar S., Hu Q., Reno J.L. High-power terahertz quantum-cascade lasers // Electronics Letters. 2006. V. 42. № 2. P. 89-91.
24. http://www.trlsys.ru/products_cryo_closed.shtml.
Рецензия
Для цитирования:
Глинский И.А., Зенченко Н.В., Мальцев П.П. ТЕПЛОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРАГЕРЦОВОГО КВАНТОВОГО-КАСКАДНОГО ЛАЗЕРА НА ОСНОВЕ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРЫ GaAs/AlGaAs. Russian Technological Journal. 2016;4(3):27-36. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-3-27-36
For citation:
Glinskiy I.A., Zenchenko N.V., Maltsev P.P. THERMAL MODELLING OF TERAHERTZ QUANTUM-CASCADE LASER BASED ON NANOHETEROSTRUCTURES GaAs/AlGaAs. Russian Technological Journal. 2016;4(3):27-36. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-3-27-36
Просмотров: 360
Послать статью по эл. почте 