Dispositivi a semiconduttore Elettroluminescenza : emissione radiativa incoerente prodotta dal passaggio di corrente: LED Line broadening LED: 10-20 nm LED LD (laser diode) Incoherent emission Line broadening 10-20 nm Divergent emission Coherent emission Line broadening ≈ 1 Å Small divergence Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Emissione radiativa Tuning in temperatura: Shift Gap + Thermal energy KT Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Elettroluminescenza Iniezione portatori minoritari alla giunzione Ricombinazione radiativa alla giunzione Materiali a gap diretta, ma anche indiretta (GaP) con trappole Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Importante applicazione LED oltre illuminatori: Isolatori optoelettronici Sig in Sig out Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Efficienza interna: in= n.fotoni emessi internamente/ n. portatori alla giunzione Efficienza esterna: ext= n.fotoni out/ n. portatori alla giunzione ext= inx op op=eff. Ottica Angolo critico≈16-17 gradi Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Pattern di emissione Lambertiano LED Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Surface emitter Edge emitter Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Laser I laser ( Rubino) : 1960 I laser a semiconduttore: 1962, GaAs, GaAsP Alferov e Kroemer: Premio Nobel 2000 for developing semiconductor heterostructures used in high-speed- and optoelectronics Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore LD: laser diode Omogiunzione p-n Eterostruttura Contatti estesi Cavità Fabry-Perot : clivaggio Specchi dielettrici DBR: Dielectric Bragg Reflector Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Principali differenze fra un laser a SC e laser “tradizionali” Transizioni fra bande Compattezza Bassa soglia Caratteristiche spettrali e spaziali dipendenti dalle proprietà giunzione ( Eg, indice rifrazione) Pompaggio elettrico con facile modulazione anche in alta frequenza ( fmax ≈ 1/r): punto cruciale per trasmissione ottica di segnali Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Assorbimento ed emissione spontanea e stimolata Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Azione della cavità Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Azione della cavità Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Elettroluminescenza e azione laser Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Tipi di laser Dispositivi a semiconduttore

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Dispositivi a semiconduttore Inversione di popolazione Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Quasi Fermi-levels Dispositivi a semiconduttore

Come si ottiene l’inversione di popolazione? Drogaggio elevato: degenerazione Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Omogiunzione Regione di inversione Dispositivi a semiconduttore

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Dipendenza dalla temperatura Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Corrente di soglia Dispositivi a semiconduttore

Per ridurre Ith verso strutture a confinamento Dispositivi a semiconduttore

Dispositivi a semiconduttore Confinamento portatori, ma anche fotoni Dispositivi a semiconduttore