Исследование порога стимулированного излучения в гетероструктурах с КЯ HgTe/CdHgTe среднего ИК диапазона в зависимости от длины волны накачки / Кудрявцев К.Е., Фадеев М.А., Румянцев В.В., Уточкин В.В., Дубинов А.А., Алешкин В.Я., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Teppe F., Гавриленко В.И., Морозов С.В.

Разработка полупроводниковых источников излучения в окне прозрачности атмосферы (3–5 мкм) востребована для решения актуальных задач спектроскопии, в том числе спектроскопиигазов [1]. В ряде приложений практичной альтернативой сложным и дорогим квантовым каскаднымлазерам, доминирующим сейчас в рассматриваемом спектральном диапазоне, могут стать«классические» межзонные лазеры на основе узкозонных материалов, в частности HgCdTe. В то жевремя, при уменьшении ширины запрещенной зоны резко возрастает темп безызлучательных ожепроцессов, что ограничивает эффективность излучательной рекомбинации неравновесных носителей.По этой причине при комнатной температуре стимулированное излучение (СИ) в HgCdTe было ранеереализовано лишь на длинах волн, меньших 2.5 мкм, а на длине волны 2.8 мкм СИ достигалосьпри температурах существенно ниже 200 K [2].В данной работе представлены результаты по наблюдению СИ в диапазоне 2.8–3.5 мкм притемпературах до 250 K (для = 2.87 мкм; 210 K для = 3.57 мкм), достижимых притермоэлектрическом охлаждении [3]. Использование гетероструктур HgTe/CdHgTe с узкими(единицы нм) КЯ позволило «улучшить» симметрию законов дисперсии электронов и дырок в КЯи существенно увеличить пороговую энергию оже-рекомбинации. Проведены исследования порогаСИ в зависимости от длины волны накачки при переходе от надбарьерного возбуждения к накачкенепосредственно в КЯ. Выявлено, что наибольшая эффективность накачки и наименьший порог СИреализуются при накачке квантами, практически соответствующими энергии межзонных переходовв барьерных слоях (при этом учитывался лишь поток квантов накачки без пересчета на долюизлучения, поглощаемого в КЯ; «внутренняя квантовая эффективность» же при накачке в КЯ можетбыть существненно выше). С практической точки зрения важно, что по характеру «разогрева»носителей заряда в КЯ излучением накачки такая «резонансная» накачка сходна с инжекционнойнакачкой диодных структур. Оптимизация состава барьерных слоев в «коротковолновых» структурах(в отличие от «длинноволновых» HgTe/CdHgTe структур среднего и дального ИК диапазонов)необходима также и для подавления беспороговых оже-процессов, идущих с выбросом носителейзаряда в континуум барьерных слоев.Таким образом, в работе продемонстрированы оптические конвертеры излучения ближнего ИКдиапазона в стимулированное излучение диапазона 2.8-3.5 мкм на основе структур с КЯHgTe/CdHgTe.