دراسة وتحليل الخواص البصرية والطيفية لليزر أشباه الموصلات ذي النقاط الكمية نوع InP/GaAs المطعم بالزرنيخ

الباحث

رفل زهير بهنام

المشرف

ايفان بهنام كرومي

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية التربية للعلوم الصرفة / قسم الفيزياء

الشهادة

ماجستير

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Quantum dot laser ; Semiconductor laser ; InP/GaAs ; Optical properties

الهدف من هذا البحث هو دراسة الخصائص الضوئية والطيفية لليزر الشبه الموصل ذو النقاط الكمية نوع INP وبيان تاثير اضافة الزرنيخ (AS) على هذه الخصائص . في هذا الاطارء تم تحضير عينتين مختلفتين من النقاط الكمية كوسط فعال لليزر هما 10و INASo.2Po.g . تم انماء كلتا العينتان تحت نفس الظروف وبنفس الطبقات المكونة للنبيطة المرسبة باستخدام تقنية MOVPE لدراسة اداء العينتين تم تحضير ليزر بطول تجويف مقداره TMM لكلتا المادتين كم تم تحضيرعينة متعددة المقاطع multi-section device) ) لقياس طيف الامتصاص للعينتين باستخدام تقنية الاتصال المجزء Segmented contact ( method) . تم نمذجة طيف الامتصاص المعدل لحساب الامتصاص البصري للمقطع العرضي optical absorption ( cross section) والتعريض غير المتجانس . بالاضافة الى calla تم استخدام Alla لورنز لنمذجة طيف Glas! الليزر لدراسة التعريض المتجانس وعمر الحاملات. بينت نتائج الليزر أن كلا العيّنتين أظهرتا shal جيداً ضمن مدى واسع من درجات الحرارة (-100 إلى “© 100). بينت منحنيات القدرة الضوئية - التيار (Pol) ان العينتين تحتفظ بخاصية الانبعاث الليزر عند درجات حرارة عالية تصل 100°C ومع ذلك ، العينة المطعمة بالزرنيخ اظهرت تيار عتبة أكبر ، على سبيل المثال ، عند © 20 ، يكون تيار العتبة حوالي MA 187.8 ل InP و mA 247.2 ل INASP علاوة على ذلك ، اظهرت نتائج منحنيات التيار والفولتية (/ا-1) خصائص كهريائية جيدة ضمن مدى درجات الحرارة المقاسة لكلتا العينتين. من Age اخرى، لوحظ زحف في طيف الانبعاث لليزري من حوالي 77 إلى حوالي 007 760 عند إضافة الزرنيخ إلى عينة INP من ناحية ،gsi أظهرت نتائج النمذجة أن إضافة الزرنيخ الى sale 72اتقلل من المقطع العرضي للامتصاص البصري للحالات الأرضية cm?.ev late (GS) 10-714 60.836 بينما أظهرت الحالة المثارة (ES) نفس القيمة تقريبًا.. علاوة على ذلك؛ اظهرت نتائج النمذجة ان التعريض غير المتجانس لعينة INASP تضاعف. في حين Cad ان التعريض في عرض الخط pall يزداد بمقدار meV 1.1عند اضافة الزرنيخ يرافقه نقصانا في زمن عمر حاملات التيار من PS 0.866 إلى Ps واخيراًء ان زيادة في الطول الموجي للانبعاث يمكن أن تجعل ليزر INASP QD عنصرا جيدا في تطبيقات العلاج الديناميكي البصري Gus (Photo dynamic therapy) يتطلب ليزر ذو طول موجي اطول. علاوة على alld ان التعريض الغير متجانس الكبير الذي اظهره ليزر INASP QD مفيدة في تطبيقات وتوليد النبضات فائقة de pull مثل Jad النمط Mode— ) .locking) إضافة الى cull ان تقليل زمن عمر الحاملات في ليزر INASP QD يعزز الخصائص الديناميكية لهذا الليزر. ان النتائج التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة ممكن ان تساعد في تطوير تصنيع هذه العينات من خلال التحكم في ظروف انماء هذه العينات لتحسين خصائصها الطيفية. | دراسة وتحليل الخواص البصربة والطيفية لليزر أشباه الموصلات ذو النقاط الكمية نوع INP / GaAs المطعم بالزرنيخ رسالة تقدمت بها رفل زهير بهنام إلى مجلس كلية التربية للعلوم الصرفة في جامعة الموصل وهي جزء من متطلبات نيل شهادة الماجستير في الفيزباء بأشراف الأستاذ المساعد الدكتور ايفان بهنام كرومي 4ه لم جامعة الموصل 02 كلية التربية للعلوم الصرفة جع دراسة وتحليل الخواص البصربة والطيفية لليزر أشباه الموصلات ذو النقاط الكمية نوع INP / GaAs المطعم بالزرنيخ رفل زهير بهنام رسالة ماجستير الفيزياء بإشراف الأستاذ المساعد الدكتور ايفان بهنام كرومي ١ه ay YY

A The aim of this Thesis is to study and investigate the role of 20 % As doping to InP quantum dot (QD) laser. For that reason, two QD materials as a laser active region were prepared namely, InP and InAs0.2P0.8 QDs. Both of them were grown at the same conditions by standard Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) technique on the compatible structure. To study the laser performance 1mm cavity length lasers were prepared for both samples. Moreover, multi-section devices were prepared to measure the modal absorption spectra of the samples using segmented contact method. The simulation part in this study involves applying of the Gaussian distribution on the modal absorption to calculate the optical absorption cross section and the inhomogeneous broadening. Additionally, applying Lorentzian distribution on the laser emission spectra to study the linewidth broadening and carrier’s lifetime. The laser results shown that both samples displayed adequate performance over the wide range of temperatures ( -100 to 100 Co). The optical power – current (P-I) curves conformed lasing operation of both samples up to 100 Co. However, the As doped sample presented larger threshold current, for examples, at 20 Co the threshold current is approximately 187.8 mA for InP and 247.2 mA for InAsP. Moreover, the results of current –voltage (I-V) curves pointed out high electrical connections over the measured temperatures range for both samples. Additionally, the emission spectrum was shifted from around 716 nm to around 760 nm when As was added to InP. On the other hand, the simulation results showed, adding As to InP QD material decreases the optical absorption cross section for the ground states (GS) by 0.836 x10-14 cm2.eV whereas, the excited state (ES) showed almost same value. Moreover, the inhomogeneous broadening for InAsP sample was doubled and became less well defined. Furthermore, the linewidth broadening of the lasing state increase by 1.1 meV and the e carrier lifetime reduces from 0.866 Ps to 0.222 Ps when As was doped. These results could make InAsP QD laser an attractive device in photo dynamic therapy application where longer wavelength laser is required. Moreover, the wider emission spectra be helpful in applications such as mode-locking, Q-switching and ultra-fast pulse generation. Finally, the results could also help the grower to control the growth conditions and the molecule fractions of the crystal to improve the spectra properties of the optoelectronics materials.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب