Моделирование квантово-каскадных лазеров терагерцевого диапазона частот методом балансных уравнений на основе базиса волновых функций с уменьшенными дипольными моментами туннельно-связанных состояний

Abstract

Разработана модель расчета вольт-амперных (ВАХ) и мощностных характеристик квантово-каскадных лазеров (ККЛ) терагерцевого диапазона (ТГц) на основе системы балансных уравнений для локализованных состояний и состояний континуума. Для учета влияния дефазировки на процессы переноса носителей заряда предложен метод модификации собственного базиса уравнения Шредингера путем уменьшения дипольных моментов туннельно-связанных состояний. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных ВАХ и зависимости интегральной интенсивности излучения от тока для ТГц ККЛ с частотой генерации 2.3 ТГц и найдено хорошее соответствие рассчитанных и экспериментальных значений порогового тока, токового диапазона генерации и максимальной рабочей температуры Тmax. Показано, что при уменьшении толщины верхнего контактного слоя n+-GaAs исследуемого лазера с 800 до 100 нм можно увеличить Тmax на 25%.