Le leasachadh luath teicneòlais optoelectronic, tha leusairean leth-chonnsachaidh air tagraidhean farsaing fhaighinn ann an raointean leithid conaltradh, uidheam meidigeach, raonachadh leusair, giullachd gnìomhachais, agus eileagtronaig luchd-cleachdaidh. Aig cridhe na teicneòlais seo tha an co-cheangal PN, a tha a’ cluich pàirt riatanach - chan ann a-mhàin mar thùs sgaoilidh solais ach cuideachd mar bhunait obrachadh an inneil. Tha an artaigil seo a’ toirt sealladh soilleir, goirid air structar, prionnsapalan, agus prìomh dhleastanasan a’ cho-cheangail PN ann an leusairean leth-chonnsachaidh.
1. Dè a th' ann an Ceangal PN?
Is e ceangal PN an eadar-aghaidh a tha air a chruthachadh eadar leth-chonnsair seòrsa-P agus leth-chonnsair seòrsa-N:
Tha leth-chonnsair seòrsa-P air a dhopadh le neo-chunbhalachdan gabhadair, leithid boron (B), a’ fàgail tuill mar a’ mhòr-chuid de luchd-giùlain.
Tha an leth-chonnsair seòrsa-N air a dhopadh le neo-chunbhalachdan tabhartais, leithid fosfar (P), a’ dèanamh dealanan mar a’ mhòr-chuid de luchd-giùlain.
Nuair a thèid na stuthan seòrsa-P agus seòrsa-N a chur an conaltradh ri chèile, bidh dealanan bhon roinn-N a’ sgaoileadh a-steach don roinn-P, agus bidh tuill bhon roinn-P a’ sgaoileadh a-steach don roinn-N. Bidh an sgaoileadh seo a’ cruthachadh roinn crìonaidh far am bi dealanan agus tuill ag ath-cho-chur, a’ fàgail ianan luchdaichte às an dèidh a chruthaicheas raon dealain a-staigh, ris an canar bacadh comasachd togte.
2. Dreuchd an Ceangal PN ann an Lasairean
(1) In-stealladh giùlain
Nuair a bhios an leusair ag obair, tha claonadh air adhart aig an snaim PN: tha an roinn-P ceangailte ri bholtaids dheimhinneach, agus an roinn-N ri bholtaids àicheil. Bidh seo a’ cuir às don raon dealain a-staigh, a’ leigeil le dealanan agus tuill a bhith air an stealladh a-steach don roinn ghnìomhach aig an snaim, far a bheil coltas ann gun ath-cheangail iad.
(2) Sgaoileadh Solais: Tùs Sgaoileadh Brosnaichte
Anns an roinn ghnìomhach, bidh dealanan is tuill a thèid a stealladh a’ tighinn còmhla a-rithist agus a’ leigeil ma sgaoil fotonan. An toiseach, is e sgaoileadh saor-thoileach a tha seo, ach mar a bhios dùmhlachd nam foton ag àrdachadh, faodaidh fotonan barrachd ath-chur dealan-toll a bhrosnachadh, a’ leigeil ma sgaoil fotonan a bharrachd leis an aon ìre, stiùireadh agus lùth—is e sgaoileadh brosnaichte a tha seo.
Tha am pròiseas seo a’ cruthachadh bunait laser (Meudachadh Solais le Sgaoileadh Rèididheachd air a Bhrosnachadh).
(3) Bidh Buannachdan agus Cuasan Ath-fhuaimneach a’ Cruthachadh Toradh Leusair
Gus sgaoileadh brosnaichte a mheudachadh, bidh cuasan ath-shondach air gach taobh den cheangal PN ann an leusairean leth-chonnsachaidh. Ann an leusairean a bhios a’ sgaoileadh oirean, mar eisimpleir, faodar seo a choileanadh le bhith a’ cleachdadh Meòrachadh Bragg Sgaoilte (DBRn) no còmhdach sgàthan gus solas a nochdadh air ais is air adhart. Leigidh an rèiteachadh seo le tonnan-solais sònraichte a bhith air an leudachadh, agus mu dheireadh bidh toradh leusair co-leanailteach agus treòraichte ann.
3. Structaran Ceangail PN agus Leasachadh Dealbhaidh
A rèir an seòrsa laser leth-chonnsachaidh, faodaidh structar PN atharrachadh:
Aon-cheangal Hetero (SH):
Tha an roinn-P, an roinn-N, agus an roinn ghnìomhach air an dèanamh den aon stuth. Tha an roinn ath-cho-chur farsaing agus nas lugha èifeachdach.
Dùbailte Heterojunction (DH):
Tha sreath ghnìomhach le beàrn-chòmhlain nas cumhainge air a cur eadar na roinnean P agus N. Tha seo a’ cuingealachadh an dà chuid giùlan agus fotonan, a’ leasachadh èifeachdas gu mòr.
Structar Tobar Cuantum:
A’ cleachdadh sreath ghnìomhach tana gu math gus buaidhean cuibhreachaidh cuantamach a chruthachadh, a’ leasachadh feartan stairsnich agus astar modulachaidh.
Tha na structaran seo uile air an dealbhadh gus èifeachdas stealladh giùlain, ath-cho-chur, agus sgaoileadh solais a leasachadh ann an roinn snaim PN.
4. Co-dhùnadh
’S e an co-cheangal PN “cridhe” laser leth-chonnsachaidh dha-rìribh. ’S e a chomas air giùlan a thoirt a-steach fo chlaonadh air adhart am prìomh adhbhar airson gineadh laser. Bho dhealbhadh structarail agus taghadh stuthan gu smachd foton, tha coileanadh an inneil laser gu lèir a’ tionndadh timcheall air a bhith ag adhartachadh a’ cho-cheangail PN.
Mar a bhios teicneòlasan optoelectronic a’ sìor dhol air adhart, chan e a-mhàin gu bheil tuigse nas doimhne air fiosaig snaim PN a’ leasachadh coileanadh laser ach cuideachd a’ leagail bunait làidir airson leasachadh an ath ghinealach de lasers leth-chonnsachaidh àrd-chumhachd, àrd-astar agus aig prìs ìseal.
Àm puist: 28 Cèitean 2025