量子井雷射器是雷射二極體。它所發射光的波長由其活動區的寬度決定，而不是由器件材料的帶隙所決定。因此，量子井雷射器可得到比用特別半導體材料製成的普通雷射二極體短得多的波長。它的效率也比普通雷射二極體的高。
基本介紹
- 中文名：量子井雷射器
- 效率：比普通的雷射二極體的高
概述,概念起源,實驗證明,雷射器發明,
概述
量子井雷射器（Quantum well laser）是雷射二極體，這器件的活動區域窄到,受發生量子效應的限制。量子阱雷射器發射光的波長由活動區的寬度決定而不是由器件材料的帶隙所決定。這表示，用量子井雷射器可得到比用特別半導體材料製成的普通雷射二極體短得多的波長。由於量子阱雷射器狀態函式密度的階梯形式；它的效率也比普通的雷射二極體的高。
概念起源
1972年，貝爾實驗室半導體電子研究部負責人，物理學家Charles H. Henry對製造光在波導中運行的集成光路有興趣。
1972年後期，認真考慮波導方面問題時，他突然注意到，實現雙重異質結構，不僅是光波，而且也是電波的波導。進一步考慮後，他看到，光受平板波導的限制和電子受勢阱限制很相似。而電子勢阱是雙異質結構中帶隙不同造成。
Henry相信，勢阱有不連續模型（水準）。簡單估算，如異質結構的活動層薄到幾十納米，電子能級會分裂為可以觀察得到的幾十毫電子伏特。現稱這種結構為量子勢阱。
Henry然後計算這些量如何改變半導體光的吸收邊。結論是薄異質結構吸收邊會出現一系列階梯。對量子井也有貢獻的還有；1963年Herber Kroemer在IEEE年會，Alferov 和Kroemer在蘇聯首次提出量子井（或最早稱為雙異質結構）的概念。由於在半導體異質結構的工作，Alferov 和Kroemer於2000年共同獲得諾貝爾獎。
實驗證明
1973年初，Henry對他的同事R.Dingle物理學家建議，觀察他的預言階梯。W.Wiegmann用分子束外延做出很薄的異質結構膜。在相繼實驗中，看到了這明顯的階梯效應。於1974年發表。
雷射器發明
經過實驗證明預言的量子阱能級後，Henry構想它的套用。他想，量子阱結構會改變半導體的能態密度，可以做要求較少電子和空穴達到雷射的門檻。他還想，雷射的波長可僅由改變薄量子阱的厚度而改變。然而要通常的雷射改變波長，要改變層的成份。這樣的雷射器比標準的雙異質結構雷射器會有優異的性能。
Dingle 和 Henry 獲得一個半導體雷射器專利。這雷射器由一對寬頻隙層，中間夾一層活動層組成。活動層要足夠薄（約1-50納米），使受限制的電子能級分開。這些雷射器的波長可用活動層的厚度調整。由於調整了電子的態密度，而可使門檻電壓降低。這是美國1976年3，982，297號專利。題目為“異質結構雷射器的量子效應”。
量子井雷射器要求比普通雙異質結構雷射器較少的電子和空穴達到門檻，一個好設計的量子井雷射器可以有極低的門檻電流。
再有，由於量子效應（每進一個電子，就出一個光子），大大限制電子和空穴的光吸收。用量子井雷射器，可得到十分高的量子效應。
為了抵消活動層厚度減小的影晌，使用少數相同的量子阱，這樣的器件，稱為多-量子井雷射器。
