Свойства электронного газа в сверхрешетках

В легированных сверхрешетках электроны и дырки пространственно разделены (см. рис. 2.2). Генерируемые светом пары электрон–дырка (неравновесные носители) также пространственно разделяются, что подавляет рекомбинацию и увеличивает их время жизни до 10³ с.

Электронный газ в сверхрешеткахобладает высокой плотностью и подвижностью электронов. Эффект увеличения подвижности особенно значителен при низких температурах, когда главный вклад в рассеяние движущихся электронов вносит их рассеяние на примесях. Высокая подвижность электронов позволяет создавать на сверхрешетках быстродействующие приборы, например транзисторы с проводящими каналами, параллельными слоям. Время переключения

таких транзисторов может составлять пикосекунды.

, Инфракрасные фотоприемники. Фотоприемники предназначены для регистрации и измерения оптических сигналов и для получения изображений во всех областях спектра, в том числе ИК" и УФ"диапазонах. Некоторые типы фотоприемников были созданы еще в начале XX в., но наиболее быстрыми темпами развиваются разработка и выпуск фотоприемников в последние десятилетия.

Для тепловизионных систем, работающих в диапазоне 8–20 мкм, в настоящее время наряду с фотоприемниками на основе CdHgTe и других материалов используются также детекторы ИК излучения на основе многослойных гетероструктур GаAs–AlGaAs с квантовыми ямами.

Тепловидение — это визуализация слабонагретых объектов по их собственному ИК излучению. Для тел с температурой, близкой к комнатной, максимум интенсивности излучения приходится на _ = 10 мкм. Например, человека в полной темноте можно увидеть на расстоянии _30 м в ручной тепловизор. Объекты военной техники просматриваются на расстоянии 2–3 км. Тепловидение может быть широко использовано в авиации, машиностроении, строительстве, микроэлектронике, медицине, геологии.

Сверхрешетки в лазерных структурах. Кроме ИК фотоприемников, сверхрешетки используются в лазерных структурах — в качестве активных областей и пассивных элементов (волноводы). Принцип работы инжекционных лазеров на сверхрешетках такой же, как для ДГС#лазеров на квантовых ямах. Ступенчатый вид графика плотности состояний (см. рис. 7.6 б) и узкие области локализации носителей, участвующих в генерации, обеспечивают низкий пороговый ток и высокий КПД лазеров на сверхрешетках и на квантовых ямах. Если в гетеролазерах на сверхрешет ках наращивать слои с различной концентрацией компонентов, можно получить генерацию излучения одновременно на нескольких длинах волн. Особый интерес представляют лазеры на сверхрешетках и на системах квантовых ям, излучающие в среднем ИК диапазоне (_ = 2–12 мкм). В диапазоне 2–5 мкм лежат полосы поглощения многих вредных промышленных газов, и с помощью ИК лазеров этого диапазона можно осуществлять контроль выбросов в атмосферу. В спектре поглощения самой атмосферы имеются «окна прозрачности». Для тепловидения наиболее важны окна 3–5 мкм и

8–12 мкм. Излучение тел с температурой 300 К лежит в диапазоне 8–12 мкм. Длины волн излучения современных ИК лазеров попадают в окна прозрачности