167697. lajstromszámú szabadalom • Félvezető lézer
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS 167697 MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG Nemzetközi osztályozás: 6» Bejelentés napja: 1973. VI. 8. (AE—384) H 01 s 3/18 ^c Közzététel napja: 1975. VII. 28. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1976. XII. 31. '"'•'----.-......J . ... ' -^'' Feltalálók: Alferov Ivanovich Zh.ores, villamosmérnök, Leningrád, Andreev Mikhailovich Vyacheslav, villamosmérnöki Gatchina Korolkov Ilich Vladimir, mérnök, Leningrád, Nikitin Georgievich Viktor, mérnök, Leningrád, Pak Titovich Georgy, mérnök, Moszkva, Petrov Ivanovich Anatoly, mérnök, Moszkva, Portnoi Lazarevich Efim, mérnök, Leningrád, Shveikin Ivanovich Vasily, mérnök, Moszkva, Szovjetunió Félvezető lézer i A találmány tárgya félvezető eszköz, elsősorban elektromosan gerjesztett félvezető lézer, amely koherens sugárzás előállítására alkalmazható. Ezt a sugárforrást pl. híradástechnikai rendszerekben, a számítástechnikában, valamint az optoelektronika különböző területein 5 alkalmazzák. Ismeretesek félvezető lézerek, amelyeket több, különböző vezetőképességű félvezető kristályrétegből állítanak elő. Ha többrétegű kristályra nyitóirányú feszültséget kapcsolnak, az egyik réteg fényt bocsát ki. 10 Ezt a réteget általában aktív rétegnek nevezik. A rezonátor szerepét ennél a félvezető lézernél a félvezető kristály felületei játsszák, amelyek Fabry—Perot-rezonátort képeznek. A többrétegű félvezető eszközt általában olyan fél- 15 vezető anyagból építik fel, amely elektron-lyuk párok injektálásakor sugárzáselőállító rekombinációra hajlamos. Ehhez például GaAs (galliumarzenid), GaP (galliumfoszfid), InAs (indiumarzenid) alkalmas. Jelenleg elsősorban háromrétegű heterogén átmenetekkel 20 rendelkező félvezető eszközöket alkalmaznak, ahol a különböző vezetőképességű rétegek sorrendje a következő: p+ -p-n vagy n + -n-p rétegek. A háromrétegű kristályban a középső p vagy n réteg 25 az aktív, azaz a fényt előállító réteg. Ezt a réteget két különböző vezetőképességű félvezető réteg veszi körül. A középső réteg tiltott sávjának a szélessége kisebb, mint a mellette levő rétegeké. Nyitóirányú feszültség hatására az aktív réteg fényt sugároz ki. 30 Az ilyen típusú félvezető lézer gerjesztéséhez speciális, meglehetősen bonyolult vezérlőberendezést használnak, amely félvezető diódákat, tirisztorokat és tranzisztorokat tartalmaz. Ennek következtében a lézert csak nagyméretű berendezésekben lehet alkalmazni. Ezenkívül ezt a félvezető lézert nem lehet tároló- vagy kapcsolóelemként használni, mivel a háromrétegű félvezető szerkezetnek közönséges dióda karakterisztikája van. A találmány feladata olyan félvezető lézer létrehozása, amelynek feszültség-áram karakterisztikájában negatív ellenállású szakasz van, továbbá egyszerű, kisméretű elektromos gerjesztő áramkört alkalmazhatunk, valamint a lézer különböző optoelektronikus logikai rendszerekben tároló- vagy kapcsolóelemként is használható. A találmány szerint ezt a feladatot úgy oldjuk meg, hogy az elektromosan gerjesztett, heterogén átmenetekkel és különböző vezetőképességű rétegekkel rendelkező félvezető lézer egyik rétege optikai rezonátorban van. Ezt a réteget két ellentétes jellegű vezetőképességgel rendelkező félvezető réteg veszi körül. Ezeknek a rétegeknek a tiltott sávja szélesebb, mint a közöttük levő rétegé, amely nyitó irányú feszültség hatására fényt sugároz ki. A kristályt a találmány szerint ötrétegű szerkezetként képezzük ki. A külső rétegek ellentétes jellegű vezetőképességgel rendelkeznek. Az egyik külső réteghez közvetlenül a fényemittáló réteg csatlakozik. A másik külső rétegtől a-fényemittáló réteget két egymáshoz képest ellentétes jellegű vezetőképességgel ren-167697 1
