Effect of Quantum Confinement on Electrical Properties in GaInP Semiconductor Laser Diode Structures
dc.contributor.advisor | Alghamdi, Mohammed Saad | |
dc.contributor.author | Alsahafi, Soheib Dakhelullah | |
dc.date.accessioned | 2023-10-29T09:13:40Z | |
dc.date.available | 2023-10-29T09:13:40Z | |
dc.date.issued | 2023 | |
dc.description | تم دراسة تأثير الحبس الكمي لحاملات الشحن على الخواص الكهربائية في هياكل الصمام الثنائي ليزر أشباه الموصلات GaInP. تم بناء مادة ليزر أشباه الموصلات GaInP على ركيزة GaAs باستخدام تقنية (MBE). تحتوي هياكل الأجهزة المستخدمة في هذه الدراسة على طبقة (bulk) أو طبقات بئر كمي (QW) أو طبقات نقطة كمومية (QD) كلها مصنوعة من مادة GaInP. حيث أن الاختلاف بين هذه الهياكل يكون في درجة الحبس للناقلات في هذه الهياكل. يتم حساب العديد من الخواص الكهربائية، مثل مقاومة التسلسلية (Rs)، وكثافة تيار التشبع العكسي (Js)، وعامل المثالية (n)، وارتفاع الحاجز (∅)، وطاقة التنشيط (Ea)، اعتمادًا على قياسات التيار- الجهد (I-V) عند نطاق درجة الحرارة من 77 كلفن إلى 400 كلفن بخطوة 25 كلفن. تأثير الحبس الكمي يؤدي إلى انخفاض في Rs وارتفاع في قيم Js بسبب ارتفاع كفاءة انتقال الحاملات. ومع ذلك، فإن الزيادة إلى n بسبب وجود جدران حاجزة مسؤولة عن انبعاث مجال الحامل. هذا هو السبب الرئيسي لارتفاع n في الهيكل. تتناقص قيمة ∅ مع زيادة الحصر الكمي. يعتمد بشدة على درجة الحرارة ويظهر سلوكًا عكسيًا لتغير n مع درجة الحرارة. تعمل ظاهرة الحبس الكمومي بشكل فعال على تعزيز تنقل الحاملات لأنها تعدل الانتقال من خلال مستويات الطاقة. ينتج عن هذا كفاءة أعلى لانتقال الحاملات للشحن، مما يؤدي بالتالي إلى انخفاض في Ea مع زيادة الحبس. قيم Ea تساوي تقريبًا القيم الدنيا لـ ∅ لجميع الهياكل المدروسة. | |
dc.description.abstract | The effect of quantum confinement on electrical properties in GaInP semiconductor laser diode structures is investigated. The GaInP semiconductor laser was grown on GaAs substrate using the Molecular Beam Epitaxy (MBE) technique. The devices structures used in this study contain either bulk, quantum well, or quantum dot layers that are all made of GaInP material. The variation between these structures is found in the degree of confinement for the carriers in these structures. Several electrical parameters, such as series resistance (Rs), reverse saturation current density (Js), ideality factor (n), barrier height (∅Bo), and activation energy (Ea), are calculated depending on the measurements of the current-voltage characteristic (I-V) at the temperature range of 77 K to 400 K with a stepping of 25 K. The effect of quantum confinement causes a decrease in Rs and a rise in Js values due to high carrier transition efficiency. However, an increase to n due to the existence of barrier walls that account for the carrier's field emission. This is the main reason for the high n in the structure. The value of ∅Bo decreases with increasing quantum confinement. It depends strongly on the temperature and shows an inverse behavior to n variation with temperature. The phenomenon of quantum confinement effectively enhances carriers' mobility as it modifies the transition through energy states. This results in higher efficiency of carriers' transition, consequently leading to a decrease in Ea as the confinement increases. The values of Ea are approximately equal to the lower values of ∅Bo for all studied structures. | |
dc.format.extent | 130 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14154/69502 | |
dc.language.iso | en_US | |
dc.publisher | Saudi Digital Library | |
dc.subject | Quantum Confinement | |
dc.subject | Semiconductor Laser Diode | |
dc.subject | GaInP | |
dc.subject | Electrical Properties | |
dc.title | Effect of Quantum Confinement on Electrical Properties in GaInP Semiconductor Laser Diode Structures | |
dc.title.alternative | تأثير الحصر الكمي على الخواص الكهربية في مركبات ثنائيات ليزر أشباه الموصلات من جاليوم زرنيخ الأنديوم | |
dc.type | Thesis | |
sdl.degree.department | Science | |
sdl.degree.discipline | Physics | |
sdl.degree.grantor | King Abdulaziz University | |
sdl.degree.name | Doctor of Philosophy in Physics |