بررسي تأثير اندازه نقطه كوانتومي روي عملكرد ليزرهاي نقاط كوانتومي InAs/GaAs

Study on the quantum dot size effects on the InAs/GaAs quantum dot lasers performance

معادلة شرودينگر براي نقطة كوآنتومي هرمي شكل با لاية خيس حل شد و توابع موج و ترازهاي انرژي حالت پايه، برانگيختة اول و تراز لاية نيمه‌پيوسته همراه با در نظر گرفتن ترازهاي تبهگن آنها به‌دست آمدند. سپس معادلات آهنگ ليزر نقاط كوانتومي InAs/GaAs با پنج سطح انرژي به روش عددي با استفاده از روش رانگ-كوتاي مرتبه چهارم حل شده است، در اين بررسي به محاسبه‌ي جريان آستانه و توان خروجي ليزر براي شعاع‌هاي متفاوت نقطه كوانتومي ليزر پرداخته شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش جريان تزريقي چگالي الكترون‌ها و فوتون‌ها و توان خروجي براي هر تراز افزايش يافت، توجه به اين نكته قابل ذكر است كه اين تغييرات در زماني كمتر از ۱ نانو ثانيه مي‌باشند و بعد از اين زمان سيستم به حالت ايستايي مي‌رسد. تغييرات گذار حالت پايه الكترون به حالت پايه حفره به ازاي ارتفاع‌هاي متفاوت رسم شد. نتايج به‌دست آمده حاكي از آن است كه هرچه احتمال گذار بيشتر باشد مقدار توان خروجي ليزر نيز بيشتر است.

Using five energy level quantum dots laser rate equations InAs/GaAs has been solved by fourth Runge-Kutta numerical method. Schrodinger equation solved for two type of pyramidial-shaped quantum dot and envelop function and the energy levels of the ground state, first excited state, and wetting layer state with their degenerated state were obtained and finally by solving the laser rate equations InAs/GaAs has been solved by fourth Runge-Kutta numerical method. Special for semiconductor lasers, the threshold current and output power were calculated. The results showed that by increasing current, the density of injected flow of electrons and photons, output power were increased for each level. It showed be noted that these changes occurs for switching-on time less than 1 nano second and after this time the system works in static regime. Changes in electron ground state transition to the hole ground state was plotted for different quantum dot heights. The results suggest that, the higher amount of laser output power depends on the higher transition probability.