Anhang A

Physikalische Konstanten

Name Symbol Wert Einheit A vogadro-Konstante NAvo 6.02204 . 1023 moll Bohrscher Radius rB 5.2917 . 10-11 m Boltzmann-Konstante k 1.38066 . 10-23 Ws/K Dielektrizitätskonstante E:o 8.85418.10- 12 As V- 1m- 1

Elektronenruhemasse mo 9.1095 . 10-31 kg Elektronenvolt eV 1.60218 . 10- 19 Ws Elementarladung q 1.60218. 10-19 As Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c 2.99792. 108 m/s Permeabilitätskonstante 1-'0 1.25663 . 10-6 Vs A- 1m- 1

Plancksche Konstante h 6.62617 . 10-34 Ws2

h = h/27r 1.05459 . 10-34 Ws2

Thermische Spannung bei 300 K kT/q 2.58522 .10-2 V Wellenlänge eines leV-Photons >. 1.23986 . 10-6 m

Anhang B

Wichtige Daten einiger indirekter Halbleiter (bei Raumtemperatur )

Si Ge AlP AIAs AISb GaP Dichte (g/cm3 ) 2.328 5.327 2.40 3.7 4.26 4.13 Atome/cm3 bzw. 5.0 4.42 2.46 2.2 1.73 2.48 Moleküle/cm3 .1022 .1022 .1022 .1022 .1022 .1022

Gitter- Dia- Dia- Zink- Zink- Zink- Zink-struktur mant mant blende blende blende blende Gitter-konstante (nm) 0.543 0.565 0.546 0.5660 0.6135 0.5451 Schmelzpunkt (Oe) 1420 937 2550 1740 1065 1467 Wärmeleit-fähigkeit (W / cm ° C) 1.5 0.6 0.9 0.91 0.57 0.77 rel. stat. Dielektri-zitätskonstante 11.9 16.0 9.8 10.1 14.4 11.1 Bandabstand (e V) 1.12 0.66 2.45 2.163 1.58 2.261 rel. effekt. Masse Elektronen me/mo 1.0 1.3 0.15 0.12 0.82 Löcher mh / mo 0.5 0.3 0.70 0.8 0.98 0.6 Eigenleitungskon-zentration (cm-3) 1.5 .1010 2.4 .1013 Beweglichkeit (cm2 /Vs) Elektronen 1500 3900 60 200 200 110 Löcher 450 1900 400 75 Durch bruchfeld-stärke (V /cm) ~ 3 .105 ~ 105 ~ 5 .105

Brechungs-index bei Wgap 3.5 4.2 3.03 3.178 3.4 3.45 Typ der Band- in- in- in- 1n- 1n- m-

lücke direkt direkt direkt direkt direkt direkt

Anhang C

Wichtige Daten einiger direkter Halbleiter (bei Raumtemperatur )

GaAs GaSb InP InAs InSb Dichte (g/cm3 ) 5.32 5;61 4.79 5.67 5.77 Atome/cm3 bzw. 2.22 1.76 2.0 1.8 1.39 Moleküle/cm3 .1022 .1022 .1022 .1022 .1022

Gitter- Zink- Zink- Zink- Zink- Zink-struktur blende blende blende blende blende Gitter-konstante (nm) 0.5653 0.6096 0.5869 0.6058 0.6479 Schmelzpunkt (0 C) 1238 712 1058 937 523 Wärmeleitfähigkeit (W /cmOC) 0.46 0.33 0.68 0.27 0.17 rel. stat. Dielektri-zitätskonstante 13.1 15.7 12.4 14.6 17.7 Bandabstand (e V) 1.424 0.726 1.351 0.360 0.172 rel. effekt. Masse Elektronen m e / mo 0.067 0.042 0.077 0.023 0.015 Löcher mh/mo 0.48 0.44 0.64 0.40 0.40 Eigenleitungskon-zentration (ern -3) 1.8 .106 ~ 1014 1.2 .108 1.2 .1015 5 .1017

Beweglichkeit (cm2 /Vs) Elektronen 8500 2500 4600 27000 77000 Löcher 400 1420 150 450 1250 Durchbruchfeld-stärke (V/ern) ~ 4.105 ~ 5 . 105

Brechungs-index bei Wgap 3.655 3.82 3.45 ~ 3.52 ~ 4.0 Typ der Bandlücke direkt direkt direkt direkt direkt

Literaturverzeichnis Kapitell

1.1 Kittel, C.: Einführung in die Festkörperphysik. München-Wien: R.Oldcn-bourg Verlag 1969

1.2 Madelung, 0.: Grundlagen der Halbleiterphysik. Bcrlin: Springer 1970 1.3 Harth, W.: IIalbleitenechnologie. Stuttgart: Teubner 1981 1.4 Streetman, B.G.: Solid State Eleclronic Devices. Englcwood Cliffs: Pren­

ticc Hall 1980 1.5 Sze, S.M.: Semiconduclor Devices. New York: Wiley HJ85 1.6 Casey, II.C.; Panish, M.B.: IIcterostructure Lasers. Part A alld B. New

York: Academic Press 1978 1.7 Kressel, H.; Butler, J.K.: Semiconductor Lasers and IIcterojllnclion LEDs.

New York: Acadernic Press 1977 1.8 Pearsall, T.P. (Ed.): GabtAsP Alloy Semiconduclors. Ncw York: Wiley

1982 1.9 Madelung, O. (Ed.): Physics of Group IV elements and III- V compounds.

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Kapitel 2

2.1 Casey, H.C.; Panish, M.B.: Hcterostruclllre Lasers, Part A and ß. New York: Academic Press 1978

2.2 Kressel, H.; Butler, J.K.: Semiconduclor Lasers and lIeterojunclions LEDs. New York: Acadcmic Press 1977

2.3 Jackson, J.D.: Classical Eleclrodynamics. New York: Wiley 1962 2.4 Meyer, E.; Pottei, R.: Physikalische Grundlagen der lIochfrequenztechnik.

Braunschweig: Vieweg 1969 2.5 Unger, n.-G.: Elektromagnetische Theorie Jiir die IIochfrequenztechnik.

lIeidclberg: lIiithig 1981 2.6 lIarrington, R.F.: Time-harmonic clectromagnctic ficlds. New York:

McGraw-IIilll961 2.7 Pankove, J.I.: Oplical Processes in Semiconduclors. Ncw York: Dovcr

1971 2.8 Sceger, K.: Semicondllctol' Physics. ßerlin: Springer 1985 2.9 Pearsall, T.P. (Ed.): Gah/AsP Al/oy Scmicondllclors. New York: Wiley

1982 2.10 Kowalsky, W.; Wehmann, II.II.; Fiedler, F.; Schlachelzki, A.: Optical

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2.11 Spitzer, W.G.; Whelan, J.M.: In/rared Absorption and Eleclron EJJeclive Mass in n-Type Gallium Arsenide. Phys. Rev. 114 (1959) 59-63

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2.13 Adachi, S.: GaAs, AIAs, and A(" Gal_xAs: Material Parameters /or use in research and device applications. J. Appl. Phys. 58 (1985) R1-R29

Kapitel 3

3.1 Kogelnik, H.: Theory 0/ Dicleclric Waveguides. In T. Tamir (Ed.): Inte­grated Optics. Derlin: Springer 1979

3.2 Marcuse, D.: Theory 0/ Dicleclrie Optical Waveguides. New York: Aca­demic Press 1974

3.3 U nger. II .-G.: Optische N achrichtcntcchnik. IIeidclberg: IIiithig 1984 3.4 Chang, W.S.C.; MulJer, M.W.; Rosenbaum, F.J.: Integrated Optics. In:

Ross (Ed.): Laser ApplicaLions, Vol. 2. New York: Academic Press 1974, S. 227 - 344

3.5 Unger, H .-G.: Planar optieal waveguides and fibres. Oxford: Clarendon Press 1977

3.6 Kogelnik, H.; Ramaswarny, V.: Scaling rules /or thin-film optieal wavegui­des. App!. Opt. 13 (1974) 1857-1862

3.7 Marcatili, E.A.J.: Bcnds in optieal diclcclric guides. Deli Syst. Tecllll. J. 48 (1969) 2103-2132

3.8 Tien, P.K.: Light Waves in Thin Films and Integrated Optics. Appl. Opt. 10 (1971) 2395 - 241

3.9 SchiIT, L.I.: Quantum Mcchanies. Tokyo: McGraw-IIill 1968 3.10 Marcuse, D. (Ed.): Integrated opties. New Yoek: IEEE Press 1972

Kapitcl4

4.1 Kogclnik, H.: Theory 0/ Dieleclric Waveguides, in T. Tamie (Ed.): InLe­grated Optics. Derlin: Springer 1979

4.2 Kogclnik, H.: An introduction 10 intcgraled oplics. IEEE Trans. Micro­wave Theory Techn. MTT-23 (1975) 2-16

4.3 Marcuse, D.: Theory 0/ Dicleclric Optical Wavcguides. New York: Aca­demic Press 1974

4.4 Unger, II.-G.: Optische N achrichlentechnik. IIeidelberg: II iithig 1981 4.5 Unger, H.-G.: Planar optical waveguides and fibres. Oxford: Clarendon

Press 1977 1.6 Marcatili, E.A.J.: Dieleclric rcctangular waveguidc and dircctional coupler

/or integrated optics. Deli Syst. Techn. J. 48 (1969) 2071-2102 1.7 Goell, .J.E.: A circular-harmonic computer analysis 0/ reclangular diclcc­

tric wavcguidcs. 13clJ SysL. Techn. J. 48 (1969) 2133-2160 1.8 Ullrich, R.; Martin, R.J.: Gcomctrical optics in thin film light gllidcs.

Appl. Opt. 10 (1971) 2077-2085

506 LITERATURVERZEICIINIS

4.9 Snyder, A.W.; Love, J.D.: Optieal waveguide theory. New York: Chapman and Hall 1983

4.10 Harrington, R.F.: Time-harmonie eleclromagnetie fields. New York: McGraw-Hilll961

4.11 Ebeling, K.J.: Statistieal properties 0/ random wave fields. In: Mason, W.P.j Thurston, R.N. (Eds.): Physical Acoustics, Vol. 17. New York: Academic Press 1984

4.12 Sporleder, F.j Unger, H.-G.: Waveguide tapers, transitions, and eouplers. London: P. Peregrinus 1979

Kapitel 5

5.1 Pierce, J .R.: Coupling 0/ modes 0/ propagation. J. Appl. Phys. 25 (1954) 179-183

5.2 Yariv, A.: Coupled-mode theory for guided-wave oplics. IEEE J. Quant. Electron. QE-9 (1973) 919-933

5.3 Kogelnik, 11.: Theory of Dieleclric Waveguides. In: T. Tamir (Ed.): Inte-grated Optics. Berlin: Springer 1975

5.4 Unger, H.G.: Optische Nachrichtentechnik. IIeidelberg: I1üthig 1984 5.5 Born, M.: Optik. Berlin: Springer 1972 5.6 Nye, J .F.: Physical properlies 0/ crystals. New York: Ox[ord University

Press 1957 5.7 Yariv, A.: Quantum e/ectronics. 2nd edition. New York: John Wiley 1975

Kapitel 6

6.1 Unger, 1I.G.: Planar oplical waveguide and coupler analysis. In: Marte­lucci, S.; Chester, A.N. (Eds.): Integrated Optics, NATO ASI Series B 9l. New York: Plenum Press 1983, pp. 11-48

6.2 Yariv, A.: Optical Elcclronics, 3rd Edition. New York: Holt, Rinellart and Winston 1985

6.3 Shelton, J .C.; Reinhart, F.K.; Logan, R.K.: Rib wavcguide swilches with MOS elcclrooplic control for monolithic inlegralcd oplics in GaAs-AI., Gal_.,As. Applied Optics 17 (1978) 2548-2555

6.4 Kogelnik, 11.; Schmidt, R.V.: Switchcd direclional couplers witlt alternating l:l.ß. IEEE J. Quant. Electron. QE-12 (1976) 396-401

6.5 Schmidt, R.V.: Integratcd optics switches and modulators. In: S. Marte­lucci, A.N. Chester (Eds.): Integrated Optics, Physics and Applications, NATO ASI Series B 91, New York: Plenum Press 1983, pp. 181-210

6.6 Kogelnik H.: Couplcd wave devices. In: Ostrowsky, D. ll. (Ed.): Fiber and Integrated Optics, NATO ASI Series B4l. New York: Plenum Press 1979, pp. 281-300

6.7 Kapon, E.; Katz, J.; Yariv, A.: Supermode analysis 0/ phase-Iockcd arrays 0/ scmiconduclor lasers, Optics Letters 19 (1984) 125-127

6.8 Alferness, R.C.: Guided-wave dcviccs for optical communication. IEEE J. Quant. Electron. QE-17 (1981) 946-959

LITER AT URVER ZEICHNIS 507

Kapitel 7

7.1 Kittel, G.: Einführung in die Festkörperphysik. München: R.Oldenbourg­Verlag 1969

7.2 Ashcroft, N.W.; Mermin, N.D.: Solid State Physics. Tokyo: IIolL-Saunders 1976

7.3 Madelung, 0.: Grundlagen der IIalbleiterphysik. Berlin: Springer 1970 7.4 Paul, R.: IIalbleiterphysik. lIeidelberg: Hüthig 1975 7.5 Schiff, L.I.: Quantum Mechanics. Tokyo: McGraw-IIill1968 7.6 Streetman, RG.: Solid state electronic devices. Englewood Gliffs: Prentice

Hall 1980 7.7 Müller, R.: Grundlagen der IIalbleitereiektronik. Berlin: Springer 1984 7.8 Pearsall, T.P. (Ed.): GaInAsP Alloy Semiconductors. New York: Wiley

& Sons 1982 7.9 Ghelikowsky, J .R.; Gohen, M.L.: Nonlocal ]lseud01JOtential calculations for

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7.10 Madelung, 0.; Schulz, M.; Weiss, H.: Physics of Group IV Elements and III- V Compounds. Landolt-Börnstein, Band 17a. Berlin: Springer 1982

Kapitel 8

8.1 Madelung, 0: Grundlagen der IIalbleiterphysik. New York: Springer 1970 8.2 Yariv, A.: Quantum Electronics. 2nd edition. New York: Wiley & Sons

1975 8.3 S.M. Sze: Physics of Semiconductor Devices. New York: Wiley & Sons

1981 8.4 Kittel, G.: Einführung in die Festkörperphysik. München: R. Oldenbourg

Verlag 1969 8.5 Gooch, G.II. (Ed.): Gallium Arsenide Lasers. New York: Wilcy-Intcrscicncc

1969 8.6 Thompson, G.lI.B.: Physics of scmiconductor Laser Devices. New York:

Wiley-Interscience 1980 8.7 Gasey, H. G.; Panish, M.B.: JIeterostructure Lasers. Part A. New York:

Academic Press 1978 8.8 Kressel, H.; Butler, J.K.: Semiconductor Lasers and IIelerojunction LEDs.

New York: Academic Press 1977 8.9 Schilf, L.I.: Quantum mechanics. Third edition. Tokyo: McGraw-IIill

1968 8.10 Ashcroft, N.W.; Mermin, N.D.: Solid State Physics. Tokyo: Holt Saunders

1976 8.11 Yamada, M.; Suematsu, Y.: Analysis of gain suppression in undoped in­

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508 LITERATURVERZEICIINIS

8.13 Asada, M.; Miyamoto, Y.; Suematsu, Y.: Gain and the threshold 0/ three­dimensional quantum-box lasers. IEEE J. Quant. Elcctron. QE-22 (1986) 1915-1921

Kapitel 9

9.1 Casey, II.C.; Panish, M.B.: IIeterostruelure Lasers. Part A. Ncw York: Academic Press 1978

9.2 Unger, II.-G.; Schultz, W.; WeinhausCl1, G.: Elektronische flaue/emente und Netzwerke. Braunschweig: Vicweg 1979

9.3 Sze, S.M.: Physics 0/ semiconductor devices. Ncw York: Wiley & SOllS 1981

9.4 Kroemcr, H.: Theory 0/ heterojunctions: A critical review. In: Chang, L.L.; Ploog, H. (Eds.): Molecular Dcam Epitaxy alld IIetcrostructurcs. Dordrecht: Martillus Nijhoff Publishers 1985

9.5 Andersoll, R.L.: Experiments on Ge-GaAs IIcterojunctions. Solid Statc Elcct.ronics 5 (1962) 341-351

9.6 Michalzik, R.: Charakteristiken von 1I eteroiibergängen im Alo.3 Gao. 7 As­GaAs System. Studienarbeit. Institut für IIochfrcqucnztcchnik, Techni­sche Universität Draunschweip; 1989

Kapitel 10

10.1 IIarth, W.; Grothe, 11.: Sende- und EmpJangsdioden Jür die optische Nach­richtentechnik. Stuttgart: Teubner 1984

10.2 Casey, lI.C.; Panish, M.B.: IIclerostructllre Lasers. Part A. New York: Academic Press 1978

10.3 Tsang, W.T. (Ed.): Lightwave Communications Tcchnology. Part B. Sem i­conductors and Semimetals, Vol. 22. !LK. Willardsoll, A.C. Heer (Eds.). New York: Academic Press 1985

10.4 Burkhard, II.; Kuphal, E.: Tltree- and JOllr-Iayer LPE InGaAs(P) muslt­room stripe lasersJor). = 1.30,1.54, and 1. 66f1m. IEEE.1. Quant. Elec­t.ron. QE-21 (1985) 650-657

10.5 Lee, T.P.; DUffUS, C.A.; Copeland, .1.A.; Dentai, A.G.; Marcusc, D.: Slwrt­cavity InGaAsP injection lasers: Dependcncc oJ mode spectra and singlc­longitudinal-mode-power on cavity Icngth. IEEE .J. Quant.. Electroll. QE-18 (1982) 1101-1112

10.6 Kuroda, T.; Nakamura, M.; Aiki, K.; Urneda, .1.: Channcled-substrale­planar slrucl1lre Alx Gal-xAs lasers: An analylical wavcg1lidc sludy. Appl. Opt. 17 (1978) 3264-3267

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10.12 Henry, c.n.: Theory of the linewidth of semiconduclor lasers. IEEE J. Quant. Eleciron. QE-18 (1982) 259-264

10.13 Henry, C.II.: Theory of the phase noise and power speclrum of a single­mode injeclion lasers. IEEE.1. Quant. Electron. QE-19 (1983) 1391-1397

10.14 Mooradian, A.: Laser linewidth. Physics Today, May 1985,43-48 10.15 Kogelnik, H.; Shank, G. V.: Coupled-wave theory 0/ dislribuled feedback

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10.20 Murata, S.; MiLo, 1.; Kobayashi, K.: Over 720 GHz (5.8 nm) frcquency tuning by a 1.51lm DBR laser with phase and ßragg wavelength control regions. Electron. LeU. 23 (1987) 403-405

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10.23 Kapon, E.; Katz, .1.; Yariv, A.: Sllpcrmode analysis 0/ phase-lockcd arrays 0/ semiconduclor lasers. Optics LeU. 10 (1984) 125-127

10.24 Goodman,.1 .W.: Introduclion to Fourier Optics. New York: McGraw-HiJl 1968

10.25 Gecls, R.S.; Coldren, L.A.: Submi//iamp threshold vcriical-cavity lascr di­odcs. Appl. Phys. LeU. 57 (1990) 1605-1607

10.26 Iga, K.; Koyama, F.; Kinoshit,a, S.: Surface emilting semicondllclor lasers. IEEE.1. Quant. Electron. QE-24 (1988) 1845-1854

10.27 Kasemsct, D.; Hong, C.S.; PaLel, N.B.; Dapkus, P.D.: Vcry lwrrow gradcd­barrier single quantum well lasers growlt by mclalorganie chemint! vapor deposition. Appl. Phys. LeLt. 41 (1982) 912-914

10.28 Ts<tng, W.T.: IIclerostntctllre scmicondllctor lascrs JlrcJlarcd by molcelliar beam cpitaxy. IEEE .T. Quant. ElecLron. QE-20 (1984) 1119-1132

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10.29 Cao, M.; Daste, P.; Miyamoto, Y.; Miyake, Y.; Nogiwa, S.; Arai, S.; Fu­ruya, K.; Sucmatsu, Y.: GaInAsP/InP single-quantum-well (SQW) laser with wire-/ike aclive region iowards quantum wire laser. Elcctron. LcU. 24 (1988) 824-825

10.30 Petermann, K.: Laser Diode Modulation and Noise. Tokyo: Kluwer Aca­demic Publishers 1988

Kapitelll

11.1 Unger, H.-G.: Optische Nachrichtentechnik. Teil II: Komponenten, Sy­stemc, Meßtechnik. IIeidelberg: I1üthig 1985

11.2 Grau, G.: Optische N achrichtcntechnik. Berlin: Springer 1981 11.3 IIarth, W.; Grothe, H.: Scnde- und Empfangsdioden für die Optische

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11.11 Stolle, J.; Cohen, L.G.: Tunable hlGaAsP Lasers Jor spcclral measure­menls of high bandwidlh fibers. IEEE J. Quant. Electron. QE-18 (1982) 511-513. Lee, T.P.; Burrus, C.A.; Dentai, A.G.: InGaAsP/InP p-i-n photodiodes Jor lighlwavc communications at tlte 0.95 - 1.65 J1.m wavelcnglh. IEEE J. Quant. Electron. QE-17 (1981) 232-238

11.12 Forrest, S.ll.; Leheny, R.F.; Nahory, R.E.; Pollack, M.A.: [nO.53Ga0.47As photodiodes with dark currenllimited by generalion-recombination and tun­neling. Appl. Phys. Lett. 37 (1980) 322-325

11.13 Wang, S.Y.; BlOOffl, D.M.: 100 GHz bandwidth planar GaAs Schottky pho­todiode. Electronics Lett. 19 (1983) 554-555 Wang, S.Y.: Ullra-high speed photodiode. Laser FocusjElectro-Optics, Dec. 1983,99-106

11.14 Bulman, G.E.; llobbins, U.M.; Brennan, K.F.; lIess, K.; Stillman, G.E.: Experimental determination of impact ionization coefficienls in (100) GaAs. IEEE Electron. Dcv. Lett. EDL-4 (1983) 181-185

LITERATURVERZEICHNIS

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511

11.16 Cook, L.W.; Bulman, G.E.; Stillman, G.E.: Electron and hole impact ioni­zation coeJJicients in InP dclermined by photomultiplication measurements. Appl. Phys. Lett. 40 (1982) 589-591

11.17 Emmons, R.B.: Avalanche-photodiode frequency response. J. Appl. Phys. 38 (1967) 3705-3714

11.18 McIntyre, R.J.: Multiplication noise in uniform avalanche diodes. IEEE Transactions on Electron Devices ED-13 (1966) 164-168

11.19 Webb, P.P.; McIntyre, R.J.; Conradi, J.: Properties of avalanche photodi­odes. RCA Review 35 (1974) 234-278

11.20 Forrest, S.R.; Smith, R.G.; Kim, O.I<.: Performance of Ino.s3Gao.47As/InP avalanche photodiodes. IEEE J. Quant. Electron. QE-18 (1982) 2040-2048

11.21 Forrest, S.R.; Kim, O.K.; Smith, R.G.: Optical response time of Ino.53 Gao.47As/InP avalanche photodiodes. Appl. Phys. LeU. 41 (1982) 95-98

11.22 Capasso, F.; Tsang, W.T.; lIutchillson, A.L.; Williams, G.F.: Enhance­ment of impact ionization in a superlattice: A new avalanche photodiode with a large ionization rate ratio. Appl. Phys. Lett. 40 (1982) 38-40

11.23 Capasso, F.: Multilayer avalanche photodiodes and solid state photomulti­pliers. Laser Focus/Electro-Optics, July 1984, 84-101

Kapitel 12

12.1 Pankove, J .1.: 01Jtical Processes in Semiconductors. New York: Dover 1971

12.2 Seeger, K.: Semiconductor Physics. Berlin: Springer 1985 12.3 Alping, A.; Coldren, L.A.: Electrorefraction in GaAs and InGaAsP and

its application to phase modulators. J. Appl. Phys. 61 (1987) 2430-2433 12.4 Henry, C.H.; Logan, R.A.; Bertness, K.A.: Spectral dependence of the

change in refractive index due to carrier injection in GaAs lasers. J. Appl. Phys. 52 (1981) 4457-4461

12.5 Mikami, 0.; Nakagome, H.: Waveguided optical switch in InGaAsP/InP using free-carrier plasma dispersion. Electron. Lett. 20 (1984) 228-229

12.6 Maehnss, J.; Kowalsky, W.; Ebeling, K.J.: Optical waveguide phase mo­dulator in GalnAsP using depldion edge translation. Electron. Lett. 24 (1988) 518-519

12.7 Banyai, 1.; Koch, S.W.: A simple theory for the effeels of plasma screening on the optical spectra of highly excited semiconductors. Z. Phys. B­Condensed Matter 63 (1986) 283-291

12.8 Kowalsky, W.; Ebelillg, I<.J.: Optically controlled transmission of In GaAsP epilayers. Optics Letters 12 (1987) 1053-1055

12.9 Chemla, D.S.; Miller, D.A.I3.: Room-temperature excilonic nonlinear-optical effects in semiconductor quantum-weil structures. J. Opt. Soc. Am. D2 (1985) 1155-1173

512 LITERATURVERZEICIINIS

12.10 Kowalsky, W.; Hackbarth, Th.; Ebeling, K.J.: Optically controlled GaAs­AIAs multiple quantum weil modulators employing integrated dielectric re­jlectors. Appl. Phys. Lett. 52 (1988) 1933-1935

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12.12 Miller, D.A.B.; Chemla, D.S.; Damen, T.C.; Gossard, A.C.; Wiegmann, W.; Wood, T.n.; Burrus, C.A.: Electric field dependence oJ optical absorp­tion near the band gap oJ quantum-weil structures. Physical Review B 32 (1985) 1043-1060

12.13 Miller, D.A.B.; Chemla, D.S.; Damen, T.C.; Wood, T.lI.; Burrus, C.A.; Gossard, A.C.; Wiegmann, W.: The quantum weil selJ-electrooptic effect device: Optoelectronic bistability and oscillation, and selJ-linearized modu­lation. IEEE J. Quant. Electronics QE-21 (1985) 1462-1475

12.14 Mysyrowicz, A.; lIulin, D.; Antonetti, A.; Migus, A.; Masselink, W.T.; Morkoc, 11.: Dressed excitons in a multiple-quantum-well-structure: Evi­dence Jor an o11tical Stark effect with Jemtosecond response time. Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 2748-2751

Kapitel 13

13.1 Sze, S.M.: Semiconductor Devices. Physics and Technology. New York: Wiley & Sons 1985

13.2 Wada, 0.; Hamaguchi, H.; Makiuchi, M.; Kumai, T.; Ito, M.; Nakai, K.; Horimatsu, T.; Sakurai, T.: Monolithic Jour-channel photodiode/amplifier receiver array integrated on a GaAs substrate. IEEE J. Lightwave Technol. LT-4 (1986) 1694-1702

13.3 Margalit, S.; Yariv, A.: lntegrated Electronic and Photonic Devices. In: Tsang, W.T. (Ed.): Semiconductors and Semimetals, Vol. 22, Part E, p. 203-263. New York: Academic Press 1985

13.4 Wada, 0.; Sakurai, T.; Nakagami, T.: Recent progress in optoelectronic integrated circuits (0 EIes). IEEE J. Quantum Electron. QE-22 (1986) 805-821

13.5 Forrest, S.R.: Monolithic optoelectronic integration: A new component technology Jor lightwave communications. IEEE J. Lightwave Tecllllol. LT-3 (1985) 1248-1263

13.6 Smith, R.G.; Personick, S.D.: Receiver design Jor 011tical fiber communi­cation systems. In: Kressel, 11. (Ed.): Topics in Applied Physics, Vol. 39, p. 89-160. Berlin: Springer 1982

13.7 Forrest, S.R.: Optoelectronic integrated circuits. Proceedings IEEE 75 (1987) 1488-1497

13.8 Miura, S.; IIamaguchi, 11.; Mikawa, T.; Fujii, T.; Aoki, 0.; Wada, 0.: High-sJleed GalnAs monolitltic PIN/FET receiver. Proceedings Thirtecnth European Conference on Optical Communication. IIelsinki 1987, pp. 66-69

LITERAT UR VERZEICHNIS 513

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13.12 Shibata, J.; Nakao, 1.; Sakai, Y.; Kimura, S.; Hase, N.; Serizawa, II.: M onolithic integration 0/ an InGaAsP IInP laser diode with heterojunction bipolar transistor. Appl. Phys. Lett. 45 (1984) 191-193

Verzeichnis wichtiger Formelzeichen

Mathematische Symbolik

<a> Re( a), Im( a) a*

ä a = (a x , ay, az )

Mittel, Ensemblemittel von a Realteil von a, Imaginärteil von a konjugiert komplexer Wert zu a zeitliche Ableitung von a, aal at Vektor, kartesische Komponenten N abla-Operator 'V

'Vt

'Va 'V. a 'V X a 'V2

Ci i J..,(x) Hm(x) F1/2(X) 5(x) Ai(x), Bi(x)

transversaler N abla-Operator Gradient, grad a Divergenz, diva Rotation, rot a Laplace-Operator ß Tensor imaginäre Einheit Bessel-Funktion L Art und v-ter Ordnung Hermitesches Polynom rn-ten Grades Fermi-Integral Diracsche 5-Funktion Airy-Funktionen

Formelzeichen

In Klammern sind Gleichungsnummern angegeben, in denen das Zeichen auftritt.

A,ßA A(z) An A a = ag/an

ax

B BER B(z) B21 , B 12

Fläche komplexe Amplitude einer Mode (5.1) Einstein-Koeflizient für spontane Emission (8.8) magnetisches Vektorpotential (8.50) differentieller Gewinnkoeflizient (10.8) Entwicklungskoeflizient der vorlaufenden Mode rn bzw. rücklaufenden Mode -rn (4.102) Quantenfilmdicke (7.138) Bitrate (13.16) Bitfehlerrate (13.21) komplexe Amplitude einer Mode (5.1) Einstein-Koeflizient für stimulierte Emission bzw. Absorption (8.7), (8.2)

FORMELZEICHEN

13 B B b, L::,.b C c D(k) Dc(W) Dcv(W)

Dv(W) DPh(hw) Dn,Dp

Ea,Eb EV EJ , E., E c

FM FN(t), Fn(t), F",(t)

FN (v), Fn (v), F",(v) F

f(W) fc(W)

fv(W)

G

9 gm

Phasenparameter (3.8) komplexe magnetische Induktion (2.6 folgend) Vektor der reellen magnetischen Induktion (2.1) Breite Kapazität Vaku umlich tgeschwindigkeit (1.5) Zustandsdichte im k-Raum (7.82)

515

Zustandsdichte der Elektronen im Leitungsband (7.88) Zustandsdichte im v-ten Subband eines Quanten-films (7.139) Zustandsdichte der Löcher im Valenzband (7.89) Zustandsdichte der Photonen (8.9) Diffusionskonstante für Elektronen bzw. Löcher (9.10), (9.9) komplexe dielektrische Verschiebung (2.6 folgend) Vektor der reellen dielektrischen Verschiebung (2.3) Breite, Dicke komplexe elektrische Feldstärke (2.6) Vektor der reellen elektrischen Feldstärke (2.1) komplexe elektrische Feldstärke der Mode m (4.34) transversaler bzw. longitudinaler elektrischer Feldvektor (4.36), (4.37) normiertes transversales elektrisches Feld der Mode m (4.96) normierte elektrische Felder im Wellenleiter a, b (5.1) elektrischer Feldstärkevektor der Supermode v (6.79) Feldstärkeamplitude im Film, Substrat, Deckmaterial (3.27) Zusatzrauschfaktor (11.147), (11.148) Langevin-Rauscheinströmungen für die Photonendichte N, Elektronendichte n und Phase cf! (10.145), (10.154), (10.162) Fourier-Transformierte von FN (t), Fn (t), F", (t) (10.165), niederfrequenter reeller elektrischer Feldstärkevektor (5.74), (10.166) Besetzungswahrscheinlichkeit (7.98) Quasifermi-Verteilung für Elektronen im Leitungsband (7.123) Quasifermi-Verteilung für Elektronen im Valenz band (7.124) Besetzungswahrscheinlichkeit für Photonen im thermo­dynamischen Gleichgewicht (8.13) Generationsrate (11.48) Verst ärkungskoeffizient (10.4) Verstärkungskoeffizient der Mode m (10.81)

516

gp gth

9m gij

H H',B' Hjm,Bjm H(v) H fI H m

Ht,Hz

h l:::..h heff

h(t) h = h/21r I I p

i (t) i(v) tD

tn,t p

ipdt) iPh(v) tth

td.

8i'j. (v) Jn,Jp

Jc Jth l:::..j(t) l:::..](v) j j K;m,K!m,K~m k k k kc,kv

FORMELZEICHEN

maximaler Verstärkungskoeffizient (8.103) Schwellverstärkungskoeffizient (10.9) FET-Steilheit (13.4) Elemente des inversen Dielektrizitätstensors (5.88) Hamilton-Operator (7.9) Störanteil des Hamilton-Operators (8.56), (8.73) Energie-Matrixelemente (8.66), (8.74) Übertragungsfunktion (11.63) komplexe magnetische Feldstärke (2.6 folgend) Vektor der reellen magnetischen Feldstärke (2.2) komplexe magnetische Feldstärke der Mode m (4.34) transversaler bzw. longitudinaler magnetischer Feldvektor (4.36), (4.37) normierte transversale magnetische Feldverteilung der Mode m (4.96) Filmdicke (3.6) Filmdickenvariation (3.51) effektive Wellenleiterdicke (3.33) Impulsantwort (11.169) reduziertes Plancksches Wirkungsquantum (1.2) Intensität (2.63) Pumplichtintensität (8.138) Strom Fourier-Transformierte von i (t) (11.7) Dunkelstrom (11. 75) Elektronenstrom , Löcherstrom (11.112), (11.113) Photostrom (10.185) Fouriertransformierte von iph(t) (11.63) Laserschwellstrom (10.51) Signalstrom (11.73) Sättigungsstrom (11.47) Drain-Source-S ättigungsstrom (13.3) Schwankungsquadrat des Rauschstroms (11.28), (11.43) Elektronen- bzw. Löcherstromdichte (9.14), (9.15) Sättigungsstromdichte (9.63) Schwellstromdichte (10.44) Abweichung der Stromdichte vom Mittelwert (10.103) Fourier-Transformierte von l:::..j(t) (10.106) komplexer Stromdichtevektor (2.6 folgend) reeller Stromdichtevektor (2.2) Koppelkoeffizienten (5.35) Boltzmann-Konstante Vakuumwellenzahl (2.81) Wellenvektor (2.81) Elektronenwellenvektor im Leitungs- bzw. Valenzband (8.90), (8.91)

FORMELZEICHEN

L Ln,Lp

l, tll M 6

M21 , Mev Mn,Mp

mo me,mh N Nm Nge •

tlN(t) tlN(v) NA,ND

Ne,Nv

n dn/dW no nop

tln tln(t) tln(v)

n ge •

nth

ns n nejj nj, n., ne

P Pe Pm PS,PL

Pt POmin

Pm --+ j

P P pert

Po POn

tlp p =!l:V' •

Länge Diffusionslänge der Elektronen bzw. Löcher (9.52), (9.53) Länge Transfermatrix eines Kopplers (6.23) Impuls-Matrixelement (8.89) Multiplikationsfaktor für Elektronen bzw. Löcher (11.117), (11.118) Ruhemasse des Elektrons (7.8) effektive Masse eines Elektrons bzw. Lochs (7.55) Photonendichte Photonendichte der Mode m (4.70), (10.83) Gesamtzahl der Photonen im Resonator (10.30) Abweichung der Photonendichte vom Mittelwert (10.101) Fourier-Transformierte von tlN(t) (10.101) Dichte der Akzeptoren bzw. Donatoren (7.110) effektive Zustandsdichte im Leitungsband (7.90) bzw. im Valenzband (7.91) Elektronendichte (2.139) spektrale Elektronendichte (7.99) Gleichgewichtsdichte der Elektronen (7.129) Gleichgewichtselektronendichte im p-Halbleiter (9.56) Überschußdichte der Elektronen (7.129) Abweichung der Elektronendichte vom Mittelwert (10.100) Fouriertransformierte von f:ln(t) (10.104) intrinsische Ladungsträgerdichte (7.115) intrinsische Ladungsträgerdichte im n- bzw. p-Halbleiter (9.56), (9.57) Gesamtzahl der Elektronen im Resonator (10.29) Elektronendichte an der Laserschwelle (10.37) Flächendichte der Elektronen (12.45) reeller Brechungsindex (2.54) effektiver Brechungsindex (3.4) Brechungsindex im Film, Substrat, Deckmaterial Leistung Steuerleistung (12.39) Leistung der Mode m (4.55) Signalleistung, Lokaloszillatorleistung (11.97) Testleistung (12.40) minimal detektierbare Leistung (11. 79) Übergangsrate von m nach j (8.81) Polarisation (5.18), Störpolarisation (5.28) Störpolarisation (5.19) Gleichgewichtsdichte der Löcher (7.129) Gleichgewichtslöcherdichte im n-Halbleiter (9.57) Überschußdichte der Löcher (7.129) Impulsoperator (Tabelle 7.1)

517

518

Q q R R RL R~p RIN

Bm

BT(V) BIN T T To t U ue(ke, r), u"(k,,, r)

unk(r) V Va Vg~ VT VD 6VJ(v) VK V v, v~ Vg

Vgm

Vph

W WA,WD WF

WFe, WF"

FORMELZEICHEN

Störabstand (13.22) Elementarladung, Elektronenladung -q Intensitätsreflexionsfaktor (2.95), (10.10) Widerstand Lastwiderstand (11.66) gesamte spontane Rekombinationsate (8.37) relative spektrale Rauschleistung (10.185) Amplitudenreflexionsfaktor (2.92), (10.1) spektrale Übergangsrate für stimulierte Emission bzw. Absorption (8.7), (8.2) elektrooptische Module (5.74) spektrale Übergangsrate für spontane Emission (8.8) Ortsvektor (1.1) zeitlich gemittelte elektromagnetische Energieflußdichte (2.48) Vektor der elektromagnetischen Energieflußdichte, Poyntingvektor (2.54) zeitlich gemittclter Poynting-Vektor der Mode m (4.51) spektrale Leistungsdichte (11.15), (10.177) Signal-Rausch-Verhältnis (11.78) Meßzeit (10.137) absolute Temperatur charakteristische Temperatur des Laserschwellstroms (10.260) Zeit (2.1) potentielle Energie (7.8) Bolch-Funktion im Leitungsband bzw. Valenzband (8.90), (8.91) gitterperiodische Wellenfunktion im Band n (7.48) Spannung äußere Spannung (9.36) Gate-Source-Spannung (13.1) Schwellspannung (13.2) Diffusionsspannung (9.4) Schwankungsquadrat der Rauschspanllullg (11.42) Kristallvolumen (8.90) Frequenzparameter (3.7) Geschwindigkeit, Sättigungsgeschwindigkeit Gruppengeschwindigkeit (7.63) Gruppengeschwindigkeit der Mode m (4.69) Phasengeschwindigkeit (2.55) Elektronenenergie Energie der Akzeptor- bzw. Donatorniveaus (7.112) Fermi-Energie (7.98) Quasifermi-Energien im Leitungs- bzw. Valenzband (7.123), (7.124) Elektronenencrgic an der unteren Kante des Leitungsbandes (7.86)

FORMELZEICHEN

Wn,Wp

W = W II + W p

W m

x,y,z Z

(XII

ßJ:I;, ßJy ßm ß; = ßl + 8ßl ß r I l' 8 (

(: = (' - i{" (0

ß(ij

77 7]

7]d, 7]i

77m

7] = iJ + i~

519

Elektronenenergie an der Kante des v-ten Subbandes im Leitungsband eines Quantenfilms (7.134) Bandlückenenergie Elektronenenergie an der Oberkante des Valenzbandes (7.89) Elektronenenergie an der Kante des v-ten Subbandes im Valenzband eines Quantenfilms (7.135) Energiedifferenz (1. 2) Banddiskontinuität im Leitungsband bzw. Valenzband (9.1) Exzitonenenergie (12.48) Weite der Lawinenzone (11.117) Fleckradius (3.87) Sperrschichtweite im n- bzw. p-Halbleiter (9.29), (9.30) Gesamtsperrschichtweite (9.31) elektromagnetische Energiedichte der Mode m (4.56) kartesische Ortskoordinaten Wellenwiderstand (2.58) Intensi tätsabsorptionskoefIizient (2.53) intrinsische Verluste (10.4) Abklingskonstante der Mode m in z-Richtung (4.35) AbsorptionskoefIizient der Mode m durch Spiegel verluste ( 10.126) Querdämpfung im Substrat, Deckmaterial (3.16) , (3.18) IonisierungskoefIizient für Elektronen bzw. Löcher (11.108) Henry-Faktor (10.132) Ausbreitungskonstante, Phasenmaß (2.53) Ausbreitungskonstanten im Wellenleiter a, b (5.1) Querausbreitungskonstante im Film, Substrat, Deckmaterial (3.16) , (3.17) , (3.18) Querausbreitungskonstante im Film in x- bzw. y-Richtung (4.3) Ausbreitungskonstante der Mode m in z-Richtung (4.34) gestörte Ausbreitungskonstante im Wellenleiter [ (6.99) spontaner Emissionsfaktor (10.17) Füllfaktor (10.22) komplexe Ausbreitungskonstante in z-Richtung (2.51) Dämpfungskonstante bei Kleinsignalmodulation (10.113) halbe Phasenabweichung (5.2) relati ve Dielek trizitätskonstante (2.14) komplexe relative Dielektrizitätskonstante (nach (2.18)) Dielektrizitätskonstante des Vakuums (2.12) Elemente des Dielektrizitätstensors (5.29) Quantenausbeute (11.45) Konversionswirkungsgrad (10.55) differentieller bzw. interner Quantenwirkungsgrad (10.52) , (10.51) Kopplungswirkungsgrad für die Mode m (4.119) komplexer Brechungsindex (2.59)

520

e ()

K,ab, K,ba, K,

R;

A .A .Am ß.AFP

ß.Ae J1. J1.o J1.n,J1.p V

V r

V gr

ßV ÖVFP

ÖVLa.er p jj a

T

«P «PTE, «PTM

ß</>(t) ß~(V) cp w(r, t) ,p(r) ,pe, ,pv

W

WB ßw(t) ßW(V) ßWFP

Einfallswinkel (2.98) Phasenwinkel (2.66) Koppelfaktoren (5.2) Extinktionskoeffizient (2.59)

FORMELZEICHEN

Periode einer Störung (3.51), Gitterperiode (10.120) Vakuumwellenlänge (1.5) Wellenlänge der Mode m (10.7) Wellenlängenabstand benachbarter Moden (10.12) spektrale Breite der spontanen Emission (10.91) relative Permeabilität (2.15) Permeabilität des Vakuums (2.13) Beweglichkeit der Elektronen bzw. Löcher (9.13) Modulationsfrequenz (6.57) Resonanzfrequenz bei Kleinsignalmodulation (10.112) Grenzfrequenz (6.58) Meßbandbreite (10.180), Frequenzintervall (11.28) Halbwertsbreite im passiven Resonator (10.210) Laserlinienbreite (10.209) komplexe Ladungsdichte (2.6 folgend) reelle Ladungsdichte (2.3) Leitfähigkeit (2.17) Photonenlebensdauer im Resonator (10.20) Photonenlebensdauer der Mode m (10.83) Intrabandrelaxationszeit (2.137) Lebensdauer für spontane Rekombination (8.42) bzw. Emission (10.19) Photonenlebensdauer durch Auskopplung bzw. intrinsische Verluste (10.4) skalares Potential (8.51) halber Phasensprung bei Totalreflexion (2.119), (2.134) Phasenverschiebung (6.58), Phasenänderung (10.128) Fouriertransformierte von ß</>(t) (10.167) Einfallswinkel in der yz-Ebene orts- und zeitabhängige Materiewellenfunktion (7.1) ortsabhängige Materiewellenfunktion (7.10) Elektronenwellenfunktion im Leitungsband bzw. Valenzband (8.90), (8.91) Kreisfrequenz einer Schallwelle (5.56) Lichtkreisfrequenz (1.2) Bragg-Kreisfrequenz (10.232) Kreisfrequenzänderung (10.128) Fourier-Transformierte von ßw(t) (10.190) Kreisfrequenzabstand benachbarter Moden (10.13)

Sachverzeichnis

Abschirmlänge 269, 272 Abschirmung 270 Absorption 42,224 -, fundamentale 235 -, tunnelunterstützte 448 A bsorptionskan tenverschie bung 451 Absorption in Quantenfilmen 253 Absorptionskoeflizient 26, 29, 229, 397 Absorptionsmodulator 474 Absorptionssp~~trum 234 - für direkte Ubergänge 246 Absorptionszone 419 Airy-Differentialgleichung 449 - -Funktion 449, 473 Akzeptordichte 206 - -niveau 201 Amplitudenmodulation 333 anisotropes Medium 125 Anregung durch Pumplicht 262 - - Pumpstrom 262 Antireflexschicht 396 Astigmatismus 325 Asymmetrieparameter 54 Auger-Rekombination 213, 380 Ausbreitungskonstante 26 Ausgangskennlinie einer Laserdiode

326 Austrittsarbeit 275 Avogadro-Konstante 9 Bahngebiet 283 Band-Band-Übergang 212, 213, 242 Band-Störsteilen-Übergang 264 Bandabstand 16 Bandauffüllung 456, 458 - in Quantenfilmen 464 Bandausläufer 268 Bandbreite eines Modulators 157 - von Lawinendioden 422

Banddiskontinuität 275 Bandstrukt ur 183 - von GaAs 185 - von InP 188 - von Si 189 Bandverlauf am pn-Heteroübergang

286,287 Barrierenhöhe 485, 496 Besetzungswahrscheinlichkeit 202 Bessel-Funktion 64 Beugung 63 Beweglichkeit 211, 279 Bilanzgleichungen 306, 307 - mit Füllfaktor 310 - mit Rauschen 345 Bistabilität 477 Bitfehlerrate 490, 496 Bitrate 488 Bloch-Welle 243 Blochsches Theorem 181, 184 Bohrscher Radius 200 Boltzmann-Statistik 411 - -Verteilung 205, 287 Bose-Einstein-Verteilung 227, 391 Bragg-Reflektor 358, 367 - -Reflexion 67, 123 Brechungsgesetz 35 Brechungsindex 27, 46 -, effektiver 51 Brewster-Winkel 40 Brillouin-Zone 182, 185 Cauchy-Hauptwert 21 charakteristische Gleichung 182 Chirp 365, 380 Coulomb-Kraft 200 - -Potential 272 - -, abgeschirmtes 272 DeBroglie-Wellenlänge 216

522

Debye-Länge 273 detailliertes Gleichgewicht 228, 280 Detektionsempfindlichkeit 402, 488 Detektor, photokapazitiver 437 Diamantgitter 7 dielektrischer Tensor 126, 133 Differenzfrequenz 384 Diffusionskonstante 279 Diffusionslänge 289, 401 Diffusionsspannung 277 Diffusionsstrom 278 Diffusionszone 292, 293 Diodenkapazität 401, 409 Dipolmoment 44 Dispersionsrelation 26, 53 Donatordichte 206 Donatorniveau 201 Doppelheterostruktur 294 Doppler-Effekt 124 Driftstrom 279 Driftzeit 397, 410 Dunkelstrom 394, 402, 410 Durchschaltung 149 Dynamik, Quantengrenze der 476 Effektiv-Index-Methode 85 Effektiv-Masse-Theorem 249 Effektiv-Massen-Beziehung 193 EH-Welle 76 Eigenphotoleitung 441 Eigenwertgleichung 57 Eindringtiefe 38, 397 Einheitszelle 3 Einkopplung 103 Einkopplungswirkungsgrad 103 Einstein-Koeffizient 225, 226, 228 - für spontane Emission 442, 443 Einstein-Relation 279 Elektroabsorption 447 Elektroabsorptionsmodulator 452 Elektrolumineszenz 226 Elektron, freies 179 Elektronenaffinität 276 Elektronenbewegung 191 Elektronenbilanz 307 Elektronendichte 204 Elektronengas, eindimensionales 219

INDEX

-, zweidimensionales 215, 277 Elektronenimpuls 191 Elektronenlebensdauer 306, 337 Elektronenzahlfiuktuation 344, 348 elektrooptisches Modul 128 elektrooptischer Effekt 125, 127 - Tensor 127, 133 Elektrorefraktion 452 Emission, spontane 224, 342 -, stimulierte 224 Emissionsfaktor, spontaner 307, 330 Emissionsrate, spontane 306 Emissionsspektrum 326, 330, 338, 340 Empfindlichkeit 492 Empfängerempfindlichkeit 491 Empfängerrauschen 488 Energie-Matrixelement 238, 242 Energieband 10, 183 Energiedichte 25 -, modale 91 Energieerhaltungssatz 25 Energiefiuß 24 -dichte 25, 29 Energielücke 11 Energieoperator 172 Ensemblemittel 387 Entartung 208 Entartungsfaktor 207 Entscheidungsschwelle 489 Entwicklungskoeffizient 101, 116 Epitaxieschicht 13 -, verspannte 499 Erwartungswert 172 Etalon, aktives 364 Extinktionskoeffizient 28 Exziton 465 -, gebundenes 466 exziton ische Resonanz 255 Exzitonresonanz 467 -unterdrückung 468 Fabry-Perot-Resonator 301 Faradaysches Gesetz 24 Feld, longitudinales 89 -, transversales 89 Feldeffekttransistor 479 Feldentwicklung 99

INDEX

Feldkorrelation 354 Feldstärke, elektrische 19 -, magnetische 19 Feldverteilung 56 Fermi-Energie 203 - -Niveau 277 - -Verteilung 203 Fernfeldintensität 371, 373 Fernfeldverteilung 370 Festkörper-Photovervielfacher 433 FET 479 Filmlinse 84 Filmprisma 84 Filmwelle 51, 53, 58 Filter 112 -, abstimmbares 156 Fleckradius 74, 378 -, komplexer 324 fokussierte Welle 103 Fourier-Transformierte 333 Franz-Keldysh-Effekt 447 Frequenzfluktuation 348 Frequenzmodulation 340 Frequenzparameter 53 Frequenzrauschen 351 Frequenzverschiebung 124 Fundamentalabsorption 40 Funkelrauschen 357, 493 Füllfaktor 307 Gateleckstrom 487, 496 Gaußsehe Wahrscheinlichkeits-

funktion 355 Generations-Rekombinations-

rausehen 444 Generationsrate 395 Gewinnführung 324 Gewinnkoeffizient 248, 252 -, differentieller 252 - in Quantenfilmen 257 Gitter 3 -anpassung 13, 15 -konstante 9 Gleichung, charakteristische 51 Gleichzustand 150, 155 Goldene Regel 241 Gradientenfilm 71

Grenzflächendeformation 62 Grenzflächenstreuung 68 Grenzfrequenz 55, 413 - eines Modulators 157 Großsignalmodulation 336 Gruppengeschwindigkeit 93 Gunn-Effekt 186 Halbleiter 1 -, direkter 14, 186 -, entarteter 206 -, indirekter 14, 191 -, intrinsischer 204 Hamilton-Operator 173, 236 Hauptachsensystem 126 HE-Welle 76 Helmholtz-Gleichung 24 Henry-Faktor 342, 352 Hermitesche Funktion 72 heterodyne Detektion 384, 406 - Übertragung 366 Heteroübergang 275 Höhenfunktion 63

523

Impedanz 27, 28 Impuls-Matrixelement 242 Impulsantwort bei Photoleitung 444 - des Photostroms 398,410 Impulsmodulation mit pin-Struktur

475 Impulsoperator 172 Impulssatz 124 Indexellipsoid 127 Indexführung 318 Indikatrix 126 Induktionsgesetz 24 Injektion von Ladungsträgern 288, 291 Integration, auf Silizium 499 -, optolektronische 479 Intensität 29 Intensitätsrauschen 350 Intensitätsverlauf im Laserresonator

316 Interferenzfunktion 371, 372 Intrabandrelaxation 211, 250 Intrabandübergang 40 Ionisierung 415 - bei veränderlichem Bandabstand

524

431 - in Übergitterstrukturen 432 Ionisierungsfeld, klassisches 473 Ionisierungskoeffizient 415 Ionisierungslänge 415 Ionisierungsverhältnis 423 Isolator 498 Kanalrauschen 487 Kapazität eines pn-Ubergangs 293 -, parasitäre 487 Kastenpotential 175 - unendlicher Höhe 178 Kathodolumineszenz 226 Kausalität 21 Kerr-Effekt 125, 454 Kleinsignalnäherung der Bilanzglei-

chungen 332 kohärente Überlagerung 406 Kontinuitätsgleichung 20 Konvektionsstrom 396 Konversionswirkungsgrad 315 Koppelfaktor 110 Koppelkoeffizient 118 Koppellänge 110 Koppelmatrix 163 Koppelwirkungsgrad 105 Koppler 141 Kopplung, kodirektionale 110 -, kontradirektionale 111 - zwischen Wellenleitern 369 Korrelation der Langevin-Kräfte 346 Kramers-Kronig-Relation 22, 453 Kreuzzustand 150, 155 Kristall 2 -ebene 5 -gittermodell, eindimensionales 180 -impuls 192 -impulserhaltung 243 -richtung 5 -struktur 2 Kronig-Penney-Modell 180 Krümmungsdämpfung 69 Ladungsträger, freie 47 Ladungsträgereinschluß 297 Lambert-Beersches Gesetz 229 Langevin-Kraft 345

INDEX

Laplace-Operator 23, 24 Laser-FET-Integration 483, 485 Laserausgangsleistung 314, 317,

326, 328 Laserdiode 301 - mit Oxidstreifen 323 - mit Pilzstruktur 321 - mit verteilter Rückkopplung 359 -, BH 318 -, CSP 320 -, DBR 358 -, DCPBH 319 -, durchstimmbare 366 -, gekoppelte 364 -, gewinngeführte 322 -, GRINSCH 379 -, indexgeführte 318 -, MCRW 320 -,oberflächenemittierende 374 - -Modulator-Integration 497 Laserdiodenarray 368 Lauffeldmodulator 160 Lawinendiode, Bauformen 428 Lawinendurchbruch 418, 420 -spannung 409 Lawinenmultiplikation 414, 429 - in periodischen pn-Strukturen 438 -, Dynamik 420 Lawinenphotodiode 414 Lawinenrauschen 424 Lawinenzone 417, 419 Lebensdauer, trägerdichteabhängige

442 Leckstrom 299 Leistung, minimal detektierbare

403, 428 Leistungsdichte, spektrale 349, 385 Leistungsflußdichte 91 Leistungsspektrum eines Rausch-

signals 349 Leistungsteiler 147 Leitungsband 11, 186 Linienbreite der Emission 356 Linienverbreiterung, homogene 327 -, inhomogene 327

INDEX

Loch 11 -, leichtes 186 -, schweres 186 Lokaloszillator 406 Lumineszenz 226 Löcherbewegung 194 Löcherdichte 204 Löchergas, zweidimensionales 277 Majoritätsträger 289, 292 Masse, effektive 188 -, reduzierte 245 Massenwirkungsgesetz 207 Matrixelement 244, 245 -, Abschätzung 250 -, energieabhängiges 261 Maxwellsche-Gleichungen 19 Mehrfach-Quantenfilmstruktur

469, 475 Mehrmodenoszillation 338 Mesa 486 MESFET 480 Mie-Streuung 63 Mikroresonator 470 Mikrospaltung 484 Millersche Indizes 5 Minoritätsträgerdichte 288, 292 Mischung 384 Mischungshalbleiter 1, 12 Moden 88,95 -abstand 304 -entwicklung 100 -konversion 66 -kopplung 109, 114 -leistung 102 Modulationsverhalten einer Laserdiode

332 Modulatoren mit Quantenfilmstruktur

468 Modulatoren, optisch gesteuerter 458 Modulatoren, optoelektronischer 447 Modulatoren, zweidimensionaler

470, 477 Monitordiode 484 Multiplikationsfaktor 416, 418 -, optimaler 427 Multiplikationszone 419

Nabla-Operator 19 Nebenmodenleistung 329 Nebenmodensättigung 329 Nebenmodenunterdrückung 330,

338, 340, 359 Neutralitätsbedingung 208, 278 Newtonsche Gleichung 193 Normierung 98 Oberfiächenemitter 374 Oberfiächenzustandsdichte 485 Ohmsches Gesetz 21 Operator 172 Orthogonalität 97 Orthonormalsystem 101

525

Oszillator, harmonischer 43 periodische pn-Struktur 435 periodische Randbedingung 180, 196 periodisches Potential 181 Phasenabweichung 110, 113 Phasen anpassung 111, 112, 119 -, erzwungene 138 Phasendifferenz 353 Phasenfiuktuation 344 Phasenfiächen 325 Phasengeschwindigkeit 27, 50 -, modale 94 Phasenmodulation 94, 340 Phasenparameter 53 Phasenrauschen 351 Phasenschiebersegment 367 Phasensprung 37 Phasor 20 Photodetektor 383 Photodiode 392 - in Wellenleiterform 412 - mit Schottky-Kontakt 412 -, Ersatzschaltbild 401 -, Frequenzverhalten 400 -, Kennlinie 394 Photoleitung 440 -, Dynamik 443 Photolumineszenz 226 Photonenbilanz 306 Photonendichte 93 -, stationäre 311, 313, 328 Photonenlebensdauer 307, 328, 339

526

PhotonenzahlHuktuation 343, 348 Photostrom 384, 393 Photovervielfacher 433 pin-FET-Empfänger 496 pin-FET-SEED 498 pin-Photodiode 394, 397, 407 Plancksches Strahlungsgesetz 227 - Wirkungsquantum 10 Plasmaeffekt 455 Plasmafrequenz 44 pn-Übergang 277, 282 -, belasteter 285 Pockels-Effekt 125, 127 Poisson-Gleichung 281 - -Verteilung 387, 389, 405 Polarisation 44, 114 Potential, skalares 236 Potentialverlauf am pn-übergang 281 Poynting-Theorem 25 - -Vektor 25 Pufferschicht 475 Pumpstrommodulation 338 Quantenausbeute 393, 396, 409 Quantendraht 219 -laser 381 Quantenfilm 215 -laser 377 Quantengrenze der Dynamik 476 Quantenrauschgrenze 404, 407 - eines Empfängers 492 Quantentopf 220 Quantenwirkungsgrad, differen-

tieller 314 -, interner 314 Quasifermi-Energie 211 - -Niveau am pn-Übergang 292 - -Verteilung 211 Quellenverteilung 116 Querschnittsänderungen 106 Randbedingungen für e.m. Felder 31 Ratengleichungen 306, 307 - für mehrere Moden 327 Raumladungszone 278 Raumwelle 49, 53, 61 Rauschen von Laserdioden 342 Rauschersatzschalt bild 392

Rauschfaktor eines FET 491 Rayleigh-Streuung 63 Rechteckwellenleiter 77 ReHektor, dielektrischer 468 Reflexion 32 ReHexionsfaktor 33

INDEX

- eines Filters 113 ReHexionsgesetz 35 Rekombinationsrate 232 Relaxationsschwingung 336, 339 Resonanz für Lasermoden 303 - -frequenz 334 - -überhöhung 335 Resonatoren, gekoppelte 363 Restlinienbreite 356 Reziprozitätstheorem 96 - mit Quellen 115 Richtkoppler 141 -, Dynamik 157 -filter 151 -, geschalteter 152 - -Lauffeldmodulator 160 -, mehrarmiger 167 - mit Phasenumkehr 153 -modulator 152 - -Steuerleistung 159 -, symmetrischer 145 RIN 351 Rippenwellenleiter 84 Roos broeck-Shockley-Relation

230, 246 Rückkopplung, optoelektronische 476 Rückseiteneinstrahlung 409 Rückwirkung 498 Schottky-Photodiode 412, 495 - -Übergang 480 Schrotrauschen 388, 402 Schrödinger-Gleichung, 173 -, zeitabhängige 173 -, zeitunabhängige 174 Schutzring 430 Schwebung 166 Schwellbedingung für Laseroszilla­

tion 302 Schwellspannung eines FET 480 Schwellstromanalyse 375

INDEX

Schwellstromdichte 312 Schwellträgerdichte 313 Schwellverstärkung 304 - mit Füllfaktor 310 SEED 476 Selbststeuerung 476 Shockley-Read-Mechanismus 213 Signal-Rausch-Verhältnis 402 - bei Lawinendioden 426 - bei Photoleitung 446 Signalverarbeitung, parallele 463 Sperrschicht 283 Sperrschichtweite 282, 284,409 Sperrschichtweitenmodulation 457 Stark-Effekt 471 -, dynamischer 478 -, quantenunterstützter 474 Steilheit eines FET 481 Steuerleistung 159 Steuerung, optische 461 stochastischer Prozeß 385 Stoßionisation 213, 414 - bei veränderlichem Bandabstand

432 Stoßzeit 421, 422 Strahlungsmode 49 Strahlungsverluste 70 Streifenwellenleiter 75 Streudämpfung 69 Streulänge der Elektronen 216 Streuung an Oberflächengittern 121 - an Ultraschallwellen 123 - von Photonen an Phononen 124 Stromfluß durch pn-Ubergang 283 Stromrauschquelle, äquivalente 388 Störabstand 490 Störband 202, 209 Störpolarisation 114, 134 Störstelle, flache 202 Störstellen-Ionisierungsenergie 274 Störstellendichte 206 Störstellenerschöpfung 207 Störstellenphotoleitung 439 Störung, skalare 117 Störungstheorie, zeitabhängige 237 Subband 216

Substratwelle 49, 53, 60 Superinjektion 299 Supermode 163, 369, 370 Synchronisation 119 Sättigungsdriftgeschwindigkeit

399,410 Sättigungsleistung 330 Sättigungsstrom eines FET 480 Sättigungsstromdichte 291 Taper 106 TE-TM-Modenkonversion

125, 133, 137 TE-Welle 34 Temperatur, charakteristische 380 thermische Generation 410 TM-Welle 39 Totalreflexion 36, 41 Transferlänge 141 Transimpedanzverstärker 494 Transitzeit 397, 410, 414, 444 Transkonduktanz 481, 488 Transmission 32 Transmissionsfaktor 33 Transmissionsmodulator 460 -, Dynamik 463 Transparenzdichte 252, 304 Trap-Prozeß 213 Treppenstufen-Lawinendiode 434 Trägerdichte im Bahngebiet 289 - in der Sperrschicht 287 Trägergeneration, optische 460 Trägerinjektion 454 Tunneln von Elektronen 448 Tunnelstrom 411

527

Übergang zwischen Wellenleitern 102 Übergang, isotyper 294 Übergangsrate 223 -, modale 306 Übergitterphotodetektor 433 Überlagerungsempfang 406 Überschußdichte 214 Übertragungsfunktion 399 - bei Photoleitung 444 Übertragungskurve 334 Umschaltung 149 Unschärferelation 173

528

Vakuumniveau 276 Valenzband 11, 186 Varianz 173 Variationstheorem 92 Vegardsches Gesetz 13, 15 Vektorpotential 236 Verbindungshalbleiter 1, 13 Verbindungstechnik, optische 499 Verluste, durch Auskopplung 312 -, intrinsische 303, 312 Verstärkung 231 - in Quantendrähten 259 - in Quantenfilmen 253 -, Temperaturabhängigkeit 260 Verst ärkungs-Band breite-Prod ukt

422, 444 Verstärkungsfaktor bei Photoleitung

440 Verstärkungskoeffizient, differentieller

304, 325 Verstärkungsspektrum 248 Vervielfachung 415 Verzögerungszeit 337 Videodetektion 405 Vorverstärkerrauschen 493 Welle, ebene 26 -, evaneszente 65, 89

Wellenfunktion 171 Wellenführungszone 377 Wellengleichung 22 Wellenleiter 49 -, streifenbelasteter 86 -knick 104 -rundung 104 -übergang 102

INDEX

Widerstandsrauschen 389 Widerstandstransformation 365 Wiener-Chintchin-Theorem 350 Wärmedissipation 463 Zeitkonstante 400, 410, 422 Zinkblendegitter 7 Zusatzrauschen beim Photoverviel-

facher 434 - durch Lawinenmultiplikation 424 Zusatzrauschfaktor 426 Zustandsdichte auf der Energieskala

197 - der Photonen 227 - im k-Raum 196 - im parabolischen Band 198 -, effektive 198 Zustände von Fremdatomen 200

A. Heuberger (Hrsg.)

Mikromechanik Mikrofertigung mit Methoden der Halbleitertechnologie

1989. XVII, 501 S. 285 Abb. Geb. DM 178,­ISBN 3-540-18721-9

w. Rosenstiel, R. Camposano

Rechnergestützter Entwurf hochintegrierter MOS-Schaltungen

Hochschultext

1989. VIII, 261 S. 172 Abb. Brosch. DM 39,­ISBN 3-540-50278-5

J.H.Hinken

Supraleiter-Elektronik Grundlagen Anwendungen in der Mikrowellentechnik

1988. VIII, 175 S. 94 Abb. Geb. DM 74,­ISBN 3-540-18720-0