Современная электроника №8/2024

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 8 / 2024 Необходимо отметить, что к ана - логичным выводам одновременно и независимо пришли Морис Бернар (Maurice G.A. Bernard) и Жорж Дюраф - фур (Georges Duraffourg) [37]. В 1961 году Джеймс Байярд (J.R. Biard) и ГарриПиттманон (Gary Pittman) из Texas Instruments запатентовали схему полу - проводникового излучающего светодио - да (Semiconductor Radiant Diode) на осно - ве арсенида галлия, содержащего один (p-n) переход, образованный областями с разными степенями легирования. В описываемом изобретении пред - лагалось использование сильно леги - рованной (> 5·10 18 акцепторных ато - мов/см 3 ) области «p-типа». При этом область «n-типа» должна иметь низ - кий уровень легирования (от 5·10 16 до 2·10 18 донорных атомов/см 3 ). При прямом смещении за счёт рекомбинации электронов и дырок вблизи p-n-перехода диод должен излучать рассеянный невидимый глазу свет в ближнем инфракрасном диапазоне в соответствии с «эффектом Лосева» (спонтанная излучательная рекомбинация в p-n-переходах полу - проводников) [38]. Авторы отмечают, что световой выход должен зависеть от степени легирования и от температуры. Ценность этого изобретения заклю - чалась в том, что была предложена конструкция на базе вырожденного полупроводника, излучавшего инфра - красный свет, обусловленный реком - бинациями носителей из p-n-перехода арсенида галлия при приложенном напряжении смещения [39]. Этот патент был одним из проме - жуточных шагов в истории развития твердотельных лазеров, за которым последовал калейдоскоп событий, рез - ко изменивший мир лазеров. На конференции по исследованию твердотельных приборов в Дареме, штат Нью-Гэмпшир, США, проходив - шей 9 июля 1962 года, Роберт Дж. Кей - ес (Robert J. Keyes) из Массачусетской технологической лаборатории Лин - кольна в своём докладе показал, что в их экспериментах наблюдалась интенсивная люминесценция от p-n- переходов арсенида галлия (GaAs) с квантовой эффективностью порядка 85% при охлаждении до 77 К. Квантовый выход, определяющий эффективность, с которой инжектиро - ванные электроны и дырки рекомби - нируют с излучением фотонов, в 85% означает, что почти каждая рекомби - нация пары электрон–дырка приводит к излучению фотона. Таким образом, в докладе было показано, что арсенид галлия (GaAs) может быть использо - ван для полупроводниковых инжек - ционных лазеров. На следующий день после окон - чания конференции её презента - ция с описанием наиболее интерес - ных результатов была опубликована в «The New York Times». Таким обра - зом, доклад Кейеса получил широкую огласку, стал своеобразным стартовым выстрелом в гонке за твердотельными полупроводниковыми лазерами [40]. В течение следующих нескольких месяцев четыре исследовательские группы независимо друг от друга раз - работали и продемонстрировали свои варианты полупроводниковых инжек - ционных лазеров. Одновременно 1 ноября 1962 года были опубликованы две статьи в двух разных журналах. В журна - ле «Physical Review Letters» команда американских физиков под руковод - ством Роберта Холла (Robert N. Hall) из «General Electric Research Laboratory, Schenectady, New York» представила свои разработки лазерного диода на основе арсенида галлия, излучавше - го когерентный свет в инфракрасном диапазоне. Их статья была принята и зарегистрирована журналом «Phys. Rev. Lett» 24 сентября 1962 года и опу - бликована 1 ноября 1962 года в 9 номе - ре этого журнала [41]. В другом журнале «Applied Physics Letters» также именно 1 ноября 1962 года появилась статья, в кото - рой сотрудники «IBMWatson Research Lab» Маршалл Натан, Уильям Дам - ке, Джеральд Бернс и Фредерик Дилл сообщали о результатах своих экспе - риментов, в которых наблюдалось стимулированное излучение из GaAs p-n-переходов. Статья была принята журналом 4 октября [42]. Несмотря на многочисленные спо - ры, формальный приоритет открытия лазерного диода, согласно фактиче - ским датам публичного представле - ния работы (дата получения журна - лом), принадлежит именно Ричарду Холлу и его команде. Кроме того, поданная им 24 октября 1962 года заяв - ка на изобретение лазерного диода была удовлетворена в 1966 году [43]. Поэтому имеет смысл остановиться на изобретении Ричарда Холла немного подробнее. В заявке на изобретение Холл опи - сывает своё устройство как «полупро - водниковые диоды, предназначенные для получения когерентного стимули - рованного излучения, изготовленные на основе вырожденных полупрово - дников, легированных примесями, создающие зоны N- и P-типа, разде - лённые очень тонким p-n-переходом». Слово «диод» подчёркивает стан - дартную схему полупроводникового p-n-перехода, аналогичную той, кото - рую предложил Джеймс Байярд. Сло - восочетание «когерентное стимули - рованное излучение» подразумевает лазер. Из этих двух выражений поз - же образовалось и укоренилось назва - ние «лазерный диод» – «Laser Diode» Используется иногда также русский перевод – «диодный лазер». В базовой статье [41] описывает - ся диод с прямым смещением p-n- перехода на основе арсенида галлия (GaAs), изготовленный в виде куба со стороной 0,4 мм. Структурная схема Рис. 7. Структурная схема лазерного диода [44]: 1 – p-n-переход; 2 – полированные грани Анод 2 1 p n n p 2 (c) (b) – – + + Катод

RkJQdWJsaXNoZXIy MTQ4NjUy