Созданы первые в мире лазеры на основе кремния

Созданы первые в мире лазеры на основе кремния. Активной средой этих источников когерентного излучения являются оптически возбуждаемые доноры пятой группы (сурьма, фосфор, мышьяк, висмут). Лазеры работают на внутрицентровых переходах в дальнем ИК-диапазоне 45−60 мкм (5−6.5 ТГц) при температурах T < 20 K. Разработаны источники ТГц излучения не требующие инверсной заселенности примесных уровней, в которых генерация обусловлена стоксовым процессом стимулированного излучения при комбинационном рассеянии излучения накачки на донорных центрах (Raman lasing). Продемонстрировано повышения квантовой эффективности до 10% и уменьшение пороговой интенсивности накачки до 100 Вт/см² благодаря использованию одноосной деформации сжатия кристалла кремния по оси [100]. Показана возможность расширения верхней границы частоты стимулированного излучения за счет использования двойны гелиоподобных доноров (магний, селен) в кремнии.

Публикации:

• Pavlov S.G., Zhukavin R.Kh., Orlova E.E., Shastin V.N., Kirsanov A.V., Hübers H.-W., Auen K., Riemann H. Emission from donor transitions in silicon. Phys. Rev. Lett. 84, 5220 (2000)
• Pavlov S.G., Hübers H.-W., Hovenier J.N., Klaassen T.O., Carder D.A., Phillips P.J., Redlich B., Riemann H., Zhukavin R.Kh., Shastin V.N., Stimulated terahertz stokes emission of silicon crystals doped with antimony donors. Phys. Rev. Lett. 96, 037404 (2006)
• Zhukavin R.Kh., Tsyplenkov V.V., Kovalevsky K.A., Shastin V.N., Pavlov S.G., Böttger U., Hübers H.-W., Riemann H., Abrosimov N.V., Nötzel N. Influence of uniaxial stress on stimulated terahertz emission from phosphor and antimony donors in silicon. Appl. Phys. Lett. 90, 051101 (2007)
• Pavlov S.G., Hübers H.-W., Zhukavin R.K., Shastin V.N. The physical principles of terahertz silicon lasers based on intracenter transitions. Phys. Stat. Sol. B 250, 9 (2013)
• Ковалевский К.А., Абросимов Н. В., Жукавин Р. Х., Павлов С. Г., Хьюберс Г. В., Цыпленков В. В., Шастин В. Н. Терагерцевые лазеры на внутрицентровых переходах доноров V группы в одноосно деформированном кремнии. Квантовая электроника 45, 113 (2015)