מבוא

לייזרים מוליכים למחצה יעילים הפכו הכרחיים על פני ספקטרום רחב של טכנולוגיה מודרנית, המשמש כמנוע עבור תקשורת סיבים אופטיים במהירות גבוהה, הכלי המדויק לחיתוך תעשייתי ועידוד, ומקור האור עבור טיפולים רפואיים מתקדמים ואבחון. מן המשקעים האדומים בסורקים אולטרה-אופטימיים של מערכת לייזר אדפטמה, אשר משמש את מערכות האנרגיה המופנית, הלב התפעולי של מכשירים אלה הוא ביצועים צפופים מאוד, כגון נפח לייזר פעיל של זרם לייזר של זרם חשמלי פעיל, אשר הוא גבוה, אשר הוא גבוה, אשר הוא מסוגל, 000, 000, 000, 000, 000 לייזר פעיל, 000, 000, 000, 000, 000, 000 רחב, 000, 000 של המערכת הבסיסית של המערכת הבסיסית של המערכת הבסיסית של המערכת הבסיסית של לייזר פעיל, 000, 000, 000 של פחמן מרכזי של המערכת האדומות של המערכת הבסיסית של המערכת האדומות של פחמן, 000.

יסודות אלקטרון-הול פלאסמה ב Semiconductors

Band Structure and Carrierזרקה

בתוך גבישי למחצה טהור, אלקטרונים כובשים להקות אנרגיה מוגדרות היטב מופרדות על ידי פער אסור.ההלהקה הכבושה הגבוהה ביותר היא להקת הוולנטיות, וההלהקה הריקת הנמוכה ביותר היא להקת ההנעה הקלה, חייב להיות מונע לתוך מוליכים למחצה עם מצב של אי-קלימיטיס, אשר מבוצעת על ידי הזרקת אנרגיה, בדרך כלל על ידי יישום הטיה קדימה על פני צומת חשמלי או זרם חשמלי (חומר אלקטרוני) עם הזריקה גבוהה יותר, או מחשמל (אופטי) עם זרם חשמלי) או מפלט חיובי, או מחשמל (אופטי, או מתוכו, או מתוכו, או מתוכו, או מפלט חשמלי).

המעבר ל-High-Density Plasma

(ב) ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אפקטים קוונטיים רבים בפלמה

במגוון כה גבוה של דחיות, האינטראקציה הקולומולבית בין נושאות כבר לא ניתן לטפל בה כהפרעה קטנה.אינטראקציות אלה מגבירות את חבילת השפעות גוף רבות שמשנות ביסודן את התכונות האופטיות והאלקטרוניות של האזור הפעיל.

  • (FLT:0)Bandgap Renormalization (BGR): אינטגרציה חלופית ואינטראקציה בין האלקטרונים והגז הצפופים למעשה מורידים את האנרגיה הנדרשת כדי ליצור זוג חור אלקטרוני, צמצום ה-Switch הבסיסית.אפקט גוף זה יכול לשנות את טווח הפליטה על ידי עשרות meV, שינוי משמעותי שיש לקחת בחשבון עבור עיצוב.
  • (FLT:0Coulomb Screening:FLT:1) הנושאים החופשיים הצפופים פועלים כמדיום דיאלקטרי נייד הממסכים את הפוטנציאל לטווח ארוך של זיהומים טעונים ונושאים אחרים.ההקרנה זו מקטין את התפזרת סעיפים צלביים, אשר יכול להוביל לגיוסים גבוהים יותר, אך גם משנה את הצורה של הספקטרום האופטי על ידי כביסה תכונות מפוצות ומדכאות באנרגיות מופחתות באנרגיות מופחתות.
  • (FLT:0)Gain Spectrum Formation:FearLT:1 ספקטרום ההטבות האופטי הוא מפה ישירה של הצפיפות המשותפת של מדינות, עם תפקוד מורחב לורנצ'י ומנוהל על ידי גורמי הכיבוש פרמי-דיסק.העלייה הפסגה היא ביחס להסתברות הכיבוש בין ההתנהגויות והערעור.

המונחים: Optical Get Spectrum

מתוך Spontaneous Emission to Stimulated Emission

פלזמה של אלקטרון-חור היא המקור של פליטה ספונטנית, המהווה את הבסיס עבור דיודות אור-היתר, ועורר פליטה, המאפשרת פעולת לייזר. בתוך חלל לייזר, השדה האופטי אינטראקציה עם פלזמה, המניע את הקיטוב וממריץ את הסגירה של זוגות אלקטרו-אטומיים לייצר פוטונים משותפים.

קבל דחיסות ואנטי לינאריות

בתנודות פוטושופ גבוהות בתוך חלל הלייזר, קצב ההחלמה הממריץ הופך כל כך גבוה כי הוא מרוקן את פלזמה המוביל מהר יותר מאשר זה יכול להיות מחוספס על ידי הזריקה.זה מוביל לירידה ברווח השולי, תופעה המכונה צפיפות רווחת, כי לא ליניאריות זו לעתים קרובות מודל על ידי הצגת גורם חיקה (השגת) משפיע באופן משמעותי על הביצועים במהירות גבוהה של שינוי לייזר, כאשר הוא גם עיוותים רחב של גירוי עצמי, או עיוותים רחב של קצבת העין הוא גם הוא מוביל את הדחיסה.

  • (FLT:0)Linewidth Growth Factor (α): פרמטר מפתח המקשר את רווח האזור פעיל ואינדקס השבירה. Fluctuations בצפיפות המוביל לגרום לשינויים בשני הרווח (רגישות) ואת מדד השבירה (phase). a low α-para-meter נדרש עבור קווימדומים צרים וגבוהים להיות איכותam.

מגבלות ביצועים ו-Thermal Dynamics

The Threshold Conundrum and Auger Recombination

הדחיסות הנוכחית של הסף היא הנקודה שבה הרווח האופטי המסופק על ידי פלזמה בדיוק לפצות על כל ההפסדים האופטיים.סף נמוך הוא רצוי באופן אוניברסלי עבור יעילות וניהול תרמי.ההמכש העיקרי להורדת הסף הוא recombination non-radiative. בעוד פגמים ומשטח recombination ממלא תפקיד, מנגנון לא-raative של המדינה-of-the-the-art ארוך מייצר לייזרים כמו גם אפקט אלקטרון גבוה, אלא זרם חשמלי (אורד) הוא פונקציה נוספת של אלקטרו-Fonn-Fonering מחדש של חומר אחורית, כולל תפקיד, אלא גם הוא מערכת לייזר גבוה של אלקטרו-Fonn-Fonn-avdumeration, במקום זאת, כולל מערכת לייזר (או אחורית) כולל מערכת לייזר אדמירלוקסטיבית של אלקטרו-avdumrelantine) או מחדש של אלקטרו-Fern-Ferlantial) כולל תפקיד, כולל מערכת לייזר של אלקטרו-a-a-a-a-a-avdumern-avdown-avdown-avdown-a-avdown-Rebination), אשר כולל מערכת לייזר (

ניהול תרמי וקטסטרואק אופטי נזק מראה (COMD)

חום הפסולת שנוצר על ידי Joule חימום ו- un-radiative Recombination מעלה את הטמפרטורה של האזור הפעיל.זה יש קזק של השפעות שליליות: זה מגביר את האוכלוסייה של ספקים באנרגיות גבוהות (מעלה ספקטרום הרווח), מקטין את העלייה השיא, ומגדיל את צפיפות הסף הנוכחית.הגלגל המאוחר מתרחשת כאשר הזרם המוגבר הדרוש כדי להגיע רק כדי לייצר חום יותר, יצירת מגבלות חיוביות כילאה כוח מקסימלית.

אחת מנקודות הכישלון הדרמטיות ביותר בלייזרים בעלי כוח גבוה היא קטסטרופלי נזק המראה האופטי (COMD) במשטח הלייזר, פני השטח מקלות על קצב גבוה של התחדשות לא-ראדיטיבית.החום שנוצר על פני הפנים מקטין את פעולת הזיקפה של החומר (FLT:0thermal Bandpgap מכווץFLT:1), אשר מגביר את ספיגה של ציפוי לייזר אמין על פני קליטת חום.

מדע חומרי וההטרול הנדסה עבור בקרת פלאסמה

קוונטורה וולס ומבנה הטרו (SCH)

המעבר ממבנה כפול-hetero מבנים ל- קוונטים ייצג מהפכה בעיצוב לייזר סמי-מוליכים למחצה. על ידי קביעת פלזמה של האלקטרומה-חורנית לשכבה רק כמה ננומטרים סמיבים, צפיפות המדינות משתנה מתפקוד פרבולקטי לתפקוד דמוי-שלבי (כמו גם) המרכזת לעתים קרובות את צפיפותן של מדינות באנרגיה של ה-הצורה הקוונטית הראשונה, ומפחיתה באופן דרמטי את מספר ה-הה של ה-הת של ה-הת-הת של תפקודים-ה-ה-הזרם-הזרם-המתקדם-החלים-הזרם-הטווח-האפקטיביים (FS) כדי להשיג תפקודים (Falthalthal Re-Faltenvetumremevet) באופן קבוע יותר טוב יותר מקודמים (Fal Resur-Fal Re-Fal Resur-Fal Resur-S) באופן קבוע) באופן קבוע) באופן קבוע (בדרך כלל-Fal Resur-Fal Resur-Fal Resur-Fal Resur-Fal Re-remevetual Resur-Fal Re-of-Faltenvetual Re-

אתגר אלומיניום גליום ניליד (AlGaN)

גליום יעיל לייזרים המבוססים על GaN (GaN) אשר פולטים בסגולה, כחול וכחול אורכי גל ירוק, הם חיוניים עבור מקרנים, תצוגות, ומתעוררים מערכות LiDAR. חומרים אלה מציגים אתגר ייחודי לניהול פלזמה.המסה האפקטיבית של חורים במבנה גבישי ארסונימי הוא גדול מאוד, ואת צפיפות של מדינות בלהקת valLT הוא גבוה מאוד.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

שליטה פלאסמה עם דוטים קוונטיים ו-Nanostructures

ההפחתה הסופית במימדליות היא ה- קוונטית dot, שבו נושאים מוגבלים בכל שלושת הממדים המרחביים.ב- dot הקוונטי האידיאלי, צפיפות המדינות היא פונקציה דלה, כלומר, דונט יחיד יכול לספק רווח באנרגיה חד-צדדית אחת של דיסקרטית. ⁇ dotnic dots מציעים את ההבטחה של זרמי אולטרה-נמוך, ליד אפסיים משופרים, וטמפרטורה קיצונית, עם זאת, הם דורשים צמיחה מדויקת של גודל כפול-D.

Exciton-Polariton לייזרs ו- Perovskites

מחקר מתפתח מאתגר מאוד את הצורך של פלזמה של אלקטרו-חור גבוהה עבור lasing. Exciton-קוטבית לייזרים, או קוטביטון, להסתמך על היווצרות של קטעים (זוגות חד-אטומיים בשפע) כי הם יחד חזק כדי cavity photons. בתנאים הנכונים, חלקיקים אור היברידי אלה יכול להיות צורה של פחמן-עצמית עבור זרם אלקטרוני זה, ללא קידוד לייזרים.

בדומה לכך, perovskites מתכת-halide הופיעו כפלטפורמה חדשה מרתקת עבור לייזרים מעובדים פתרון.חומרים אלה מציגים תחבורה אלקטרונית ייחודית מעורבבת אלקטרונית-יון ומבנה להקה מאוד סובלני פגם.טבע המדינה המרגשת ב perovskites הוא דיון חם, החל מפלסמה אלקטרוני חינם לגז של מחפירים וטריונים.

מסקנה

פלזמה של אלקטרון-חור היא הרבה יותר מאשר אוסף של ספקים בלייזר; היא מורכבת, אינטראקציה, מערכת ליקלריום הנדסה קוונטית אשר תכונותיהם מגדירות באופן יסודי את היכולות של המכשיר.המסע מתוך ההבנה הפשוטה של צומת ים גבוה של חלקיקים אלקטרו-פעמיים מתקדמים להנדסת רמות גבוהות יותר של פלסמה מתוחכמות קוונטית, דואטים קוונטיים, וקונפוצים רחבים יותר של כדור-אדום, נמצאים על ידי הגנה גבוה יותר על פני כדור-הדם גבוה יותר על פני כדור-המין של כדור-ה של כדור-המין של כדור-המין של כדור-הדם-גבוה של כדור-גבוה של כדור-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-על-ידי מערכת-ידי מערכת-על-על-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת לייזר-ידי מערכת-על-על-ידי מערכת-על-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-על-ההשפעה גבוהה יותר, של מערכות-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי מערכת-ידי