Progetto di una cavità Fabry-Perot basata su nanocluster di silicio drogati con erbio
Autore
Roberto Pagano - Politecnico di Bari - [2005-06]
Documenti
Abstract
In questo lavoro di tesi si introducono e si risolvono i modelli teorici, basati sulle rate equations, descriventi l'interazione dei nanocluster di silicio con l'erbio, validi sia nel caso di pompaggio ottico, che nel caso di pompaggio elettrico.
INTRODUZIONE
Tra i differenti approcci sviluppati per superare la bassa efficienza intrinseca del silicio come materiale emettitore di luce, il drogaggio con elementi delle terre rare è quello dominante, insieme ai sistemi in silicio nanostrutturati (silicio poroso e nanocristalli). Infatti gli studi condotti sul silicio drogato con erbio hanno dimostrato che l’erbio può essere efficacemente eccitato attraverso la ricombinazione della coppia elettrone-lacuna o attraverso l’impatto di portatori energizzati e, seppure ci sia la presenza di efficienti meccanismi non radiativi come la ricombinazione Auger con i portatori liberi e back transfer di energia, sono stati costruiti dispositivi in silicio operanti a temperatura ambiente.
Nei paragrafi seguenti si mostreranno i principali meccanismi alla base dell’emissione nel sistema materiale ErSi-nc:SiO2 e quali sono le strutture più efficienti per l’emissione, ma prima sarà fatta una breve panoramica sul silicio bulk drogato con erbio [1]. Inoltre saranno risolte le rate equations che descrivono le interazioni tra i nanocristalli di silicio con l’erbio, sia nel caso di pompaggio ottico che elettrico, e sarà proposto un modello approssimato, che se implementato al calcolatore, richiede bassissimi tempi di calcolo e permette di valutare la potenza di saturazione del sistema.
INTRODUZIONE
Tra i differenti approcci sviluppati per superare la bassa efficienza intrinseca del silicio come materiale emettitore di luce, il drogaggio con elementi delle terre rare è quello dominante, insieme ai sistemi in silicio nanostrutturati (silicio poroso e nanocristalli). Infatti gli studi condotti sul silicio drogato con erbio hanno dimostrato che l’erbio può essere efficacemente eccitato attraverso la ricombinazione della coppia elettrone-lacuna o attraverso l’impatto di portatori energizzati e, seppure ci sia la presenza di efficienti meccanismi non radiativi come la ricombinazione Auger con i portatori liberi e back transfer di energia, sono stati costruiti dispositivi in silicio operanti a temperatura ambiente.
Nei paragrafi seguenti si mostreranno i principali meccanismi alla base dell’emissione nel sistema materiale ErSi-nc:SiO2 e quali sono le strutture più efficienti per l’emissione, ma prima sarà fatta una breve panoramica sul silicio bulk drogato con erbio [1]. Inoltre saranno risolte le rate equations che descrivono le interazioni tra i nanocristalli di silicio con l’erbio, sia nel caso di pompaggio ottico che elettrico, e sarà proposto un modello approssimato, che se implementato al calcolatore, richiede bassissimi tempi di calcolo e permette di valutare la potenza di saturazione del sistema.
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