Doktorantūra

Atgal

GaAsBi šviestukai, lazeriai bei jų tyrimai

Ga(AsBi) lazeriai yra daug vilčių teikiantys efektyvūs infraraudonosios šviesos šaltiniai. Keičiant bismuto kiekį medžiagoje (paprastai tai santykinai maži kiekiai, iki kelių proc.) galima keisti spinduliuotės bangos ilgį nuo 1 iki 2 mikrometrų. Kadangi tai patenka į skaidulinio optinio ryšio sritį – o tokiems lazeriams nereikia papildomo šaldymo – atsiranda naujos galimybės energijos taupymams naudojant internetinio ryšio sistemas.

Pirmieji lazeriai atsirado visai neseniai – 2013-aisiais [P. Ludewig et al. Appl. Phys. Lett. 102, 242115 (2013)], kai buvo pademonstruotas elektriškai kaupinamas Ga(AsBi)/(AlGa)As kvantinių šulinių lazeris (2.2% Bi), veikiantis ties 947 nm bangos ilgiu ir kurio slenkstinis srovės tankis yra 1.56 kA/cm2. Didinant Bi kiekį iki 10%, galima pasiekti spinduliuotės emisiją iki 1.43 µm [R. Butkutė et al, Electron. Lett. 50, 1155 (2014)], o lazerinę spinduliuotę – iki 1.06 µm. Tačiau struktūroms gauti naudojama ne tik MBE technologija, bet ir MOCVD priemonės, tačiau slenkstiniai srovės tankiai išlieka dideli ir siekia apie 32 kA/cm2.
 
Disertacinio darbo tikslas – sukurti efektyvius GaAsBi šviestukus ir lazerius, veikiančius ties -1–1.55 µm bangos ilgiais, kuriems išauginti reiktų tik vienos, MBE, technologijos.
  • Sukurti efektyvius GaAsBi šviestukus IR sričiai.
  • Planuojama optimizuoti kartotinių kvantinių šulinių darinius, GaAsBi/GaAs, o taip pat sukurti ir pagaminti plazmonius bangolaidžius lazerinei modai apriboti.
  • Planuojama išbandyti naujus aktyvios srities ir injektorių dizainus bei minėtus bangolaidžius šio tipo lazeriams – tikimasi, kad leistų ženkliai sumažinti slenkstinį srovės tankį koherentinei emisijai.
  • Planuojama išbandyti lazerių moduliaciją ir spinduliuotės erdvinės modos valdymą panaudojant metamedžiagas.
FTMC Optoelektronikos skyrius turi visas būtinas technologines ir eksperimentinių tyrimų priemones lazeriams kurti, gaminti ir tirti. Skyriuje aktyviai eksploatuojamos dvi MBE auginimo įrangos, yra sukaupta didelė ir pasauliniu mastu pripažinta GaAsBi technologija ir su ja susijusi mokslinė veikla; skyriuje sukaupta visa eilė optinių metodikų (fotoliuminescensija, moduliacinė spektroskopija, Furje spektroskopija, THz koherentinė spektroskopija, etc). Yra sąlygos atlikti tyrimus 4–300 K temperatūroje.
 
FTMC Fizikinių technologijų skyrius turi visą būtiną darinių apdorojimo (processing) įrangą lazerinėms struktūroms pagaminti.

Kvantinės struktūros (aktyvios sritys bei injektoriai) ir modas ribojantys bangolaidžiai bus iš pradžių teoriškai modeliuojami, kuriami jų dizainai, toliau jie bus auginami naudojant MBE technologiją, struktūriškai charakterizuojami; bus tiriamos jų optinės savybės.
 
Bus tirami tokių lazerių veikimo parametrai, erdvinės modos savybės.

Pasinaudojant sukaupta patirtimi ir žiniomis kuriant ir tiriant metamedžiagas, bus bandoma jas išbandyti lazerių moduliacijai ir spinduliuotės erdvinės modos valdymui.
 
Dėl detalesnės informacijos susisiekite su temos vadovu G. Valušiu.