© 2011 г. Р. С. Левицкий, канд. физ.-мат. наук; Е. Ю. Перлин, доктор физ.-мат. наук; А. А. Попов
Центр “Информационные оптические технологии” СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург
Е-mail: eyperlin@mail.ru
Рассмотрена генерация неравновесных электрон-дырочных пар в широкозонных кристаллах за счет каскада двухфотонных переходов “валентная зона–глубокая примесь” и “глубокая примесь–зона проводимости”. Составлены и решены уравнения баланса для населенностей электронов и дырок в зонных и примесных состояниях. Предложенный механизм даже в случае умеренных концентраций глубоких примесей и частот света, меньших четверти ширины запрещенной зоны кристалла, позволяет получить заметную концентрацию свободных носителей при интенсивностях возбуждающего света j ≈ 100 МВт/см2.
Ключевые слова: двухфотонные переходы, глубокие примесные центры, каскадные переходы.
Коды OCIS: 190.4180, 190.7220, 190.4720.
УДК 535.14
Поступила в редакцию 13.01.2011.
ЛИТЕРАТУРА
1. Днепровский В.С., Клышко Д.Н., Пенин А.Н. Фотопроводимость диэлектриков под действием излучения лазера // Письма в ЖЭТФ. 1964. Т. 3. № 10. С. 385–389.
2. Асеев Г.И., Кац М.Л., Никольский В.К. Многофотонное возбуждение фотопроводимости в щелочногалоидных кристаллах лазерным излучением // Письма в ЖЭТФ. 1968. Т. 8. № 4. С. 174–177.
3. Catalano I.M., Cingolano A., Minafra A. Multiphoton transitions in ionic crystals // Phys. Rev. B. 1972. V. 5. № 4. P. 1629–1632.
4. Горшков Б.Г., Епифанов А.С., Маненков А.А., Панов А.А. Лазерное возбуждение неравновесных носителей в широкозонных диэлектриках // В сб.: Лазерные исследования дефектов в полупроводниках и диэлектриках (Труды ИОФАН; Т. 4). М.: Наука, 1986. C. 99–184.
5. Jones S.C., Shen X.A., Braunlich R.F., Kelly P., Epifanov A.S. Mechanism of prebreakdown nonlinear energy deposition from intense photon field at 532 nm in NaCl // Phys. Rev. B. 1987. V. 35. № 2. P. 894–897.
6. Joubert M.-F. Photon avalanche upconversion in rare-earth laser materials // Optical Materials. 1999. V. 11. P. 181–212.
7. Перлин Е.Ю., Ткачук А.М., Joubert M.-F., Moncorge R. Каскадно-лавинная up-конверсия в кристаллах YLF:Tm3+. // Опт. и спектр. 2001. Т. 90. № 5. С. 772–781.
8. Перлин Е.Ю. Фотонная лавина в легированной квантовой яме // Опт. и спектр. 2001. Т. 5. № 5. С. 777–783.
9. Perlin E.Yu. Photon Avalanche Effect in Doped Quantum Wells // J. Luminescence. 2001. V. 94–95. P. 249–253.
10. Перлин Е.Ю., Иванов А.В., Левицкий Р.С. Каскадно-лавинная генерация электрон-дырочных пар в квантовых ямах типа II // ЖЭТФ. Т. 123. № 3. С. 612–624.
11. Перлин Е.Ю., Левицкий Р.С. Фотонная лавина в легированных квантовых ямах: ап-конверсия и эффект переключения // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 1. С. 3–11.
12. Перлин Е.Ю., Иванов А.В., Левицкий Р.С. Каскадно-лавинная ап-конверсия и генерация неравновесных электрон-дырочных пар в гетероструктурах типа II с глубокими квантовыми ямами // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 1. С. 12–21.
13. Левицкий Р.С., Иванов А.В., Перлин Е.Ю. Эффект фотонной лавины в гетероструктурах типа I с глубокими квантовыми ямами // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 2. С. 3–8.
14. Перлин Е.Ю., Федоров А.В., Кашевник М.Б. Многофотонное междузонное поглощение с участием свободных носителей в кристаллах // ЖЭТФ. 1983. Т. 85. № 4. С. 1357–1365.
15. Данишевский А.М., Перлин Е.Ю., Федоров А.В. Многофотонное поглощение с участием свободных электронов и фононов в n-InAs // ЖЭТФ. 1987. Т. 93. № 4. С. 1319–1328.
16. Иванов А.В., Перлин Е.Ю. Многофотонные межзонные переходы с участием фотовозбужденных свободных носителей // Опт. и спектр. 2006. Т. 100. № 1. С. 69–74.
17. Перлин Е.Ю., Иванов А.В., Левицкий Р.С. Предпробойная генерация неравновесных электрон-дырочных пар: эффект многофотонной лавины // ЖЭТФ. 2005. Т. 128. № 2 (8). С. 411–421.
18. Перлин Е.Ю., Иванов А.В., Левицкий Р.С. Новый механизм предпробойной генерации электрон-дырочных пар в кристаллах: эффект многофотонной лавины // Изв. РАН, сер. физ. 2005. Т. 69. № 8. С. 1129–1131.
19. Перлин Е.Ю. Многофотонная генерация электрон-дырочных пар в квантовой яме // Опт. и спектр. 1997. Т. 82. № 2. С. 259–265.
20. Ганичев С.Д., Ивченко Е.Л., Емельянов С.А., Перлин Е.Ю., Терентьев Я.В., Федоров А.В., Ярошецкий И.Д. Многофотонное поглощение в полупроводниках в субмиллиметровом диапазоне // ЖЭТФ. 1986. Т. 91. № 4. С. 1233–1248.
21. Minasian H., Avetisyan S. Multiphoton absorption of intense electromagnetic laser radiation in narrow gap semiconductors // Phys. Rev. B. 1986. V. 34. № 2. P. 963–966.
22. Перлин Е.Ю., Иванов А.В. Нелинейное поглощение субмиллиметрового излучения в квантовых ямах // Опт. и спектр. 1999. Т. 87. № 1. С. 42–47.
23. Левицкий Р.С., Перлин Е.Ю., Попов А.А. Многофотонная генерация электрон-дырочных пар в кристаллах с глубокими примесями. I. Вероятности двухфотонных переходов “зона–примесь” // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 10. С. 3–9.
Полный текст
