Refractive index tuning with burstein-moss effect in indium nitrite under photoexcitation

Serbest taşıyıcılar sebebiyle oluşan bant dolum etkisi, soğurma eşiğinde kaymaya sebep olur ve bu değişiklik , Kramers-Kronig ilişkisiyle,maddenin kırınım indisini değiştirir. Bu, Burstein-Moss etkisi olarak da bilinir. Tüm Brillouin bölgesi boyunca elektronik bant yapısı görünür potansiyel yaklaşımıyla elde edilmiştir ve bu hesaplamalara dayanarak, InN temelli lazerlerin tasarımında Burstein-Moss etkisinin can alıcı olduğu gösterilmiştir. İletkenlik bant kenarındaki parabolik olmayan enerji dağınım bağıntısı ve küçük etkin kütle, bu etkinin en başta gelen sebeplerindendir. 10^19 cm^-3 mertebesindeki elektron yoğunluğu iletkenlik bandının soğurma eşiğinde 0.5 eV'tan daha fazla kaymaya sebep olur. Değerlik bandında bu değer 0.04 eV olmasına rağmen, bant kenarındaki yüksek durum yoğunluğu, soğurma eşiğindeki bu küçük kaymayı önemli kılmaktadır. Lazer yapılarında, Burstein-Moss etkisi hem iletkenlik hem de değerlik bandı göz önüne alınarak değerlendirilmelidir. Buna ilaveten, yüksek yoğunluktaki serbest taşıyıcalar bant aralığında daralmaya neden olur. Bütün bu etkilerin yanında plazma etkisi de hesaba katılarak, kırınım indisindeki değişim hesaplanmıştır. Burstein-Moss etkisiyle, tipik lazer dalga boyu olan 1.55 mikron metrede, yarı iletken maddenin kırınım indisinde yaklaşık %2 değişim tahmin ediyoruz. Sonuçlarımızın n-tipi InN ile karşılaştırdığımızda, gamma 5 den gamma 6 bandına geçişinden kaynaklanan yoğun bant içi geçişleri n-p tipi InN'ta Burstein-Moss etkisini kısmen kaybettirmektedir. Bulgularımızın, InN temelli optik modülatörler için de ilgili olacağı düşünülmektedir.