Причина нестабильности лазерной генерации, обнаруженной в волноводной электролюминесцентной тонкопленочной ZnS:Cr-структуре

Abstract

В тонкопленочной электролюминесцентной волноводной ZnS:Crструктуре обнаружена лазерная генерация в излучении ионов Cr²⁺ , возбуждаемых ударно горячими электронами. Она возникает при поле в пленке ZnS:Cr свыше 2 МВ·см⁻¹ и подтверждается очень существенным увеличением (примерно в 100 раз) интенсивности и эффективности излучения, регистрируемого во времени при фиксированном приложенном напряжении из торца структуры. Однако генерация нестабильна и довольно быстро исчезает, причем после этого излучение из торца становится очень слабым, тогда как излучение через прозрачный In₂O₃:Sn-электрод остается интенсивным. Установлено, что причина такой нестабильности – появление в структуре сильного светорассеивания, следовательно, повышение оптических потерь в результате увеличения размеров неоднородностей (вероятнее всего кристаллитов пленки ZnS:Cr) под действием лазерного излучения. Приведены рекомендации для повышения стабильности лазерной генерации в волноводной ZnS:Cr-структуре.

Laser oscillation of the Cr²⁺ ion emission excited by hot electron impact was discovered in a ZnS:Cr waveguide thin-film electroluminescent structure. Lasing originates at the field in the ZnS:Cr film above 2 MV·cm⁻¹. This is corroborated by a very high increase (about one hundred times) of the intensity and efficiency of the emission recorded from the structure edge in time at a fixed applied voltage. However, the laser oscillation is unstable and disappears quickly after the origination and besides the emission from the edge becomes very week whereas the intensive emission is observed from the structure face through the transparent electrode. It is established that the origin of the above instability is the appearance of light scattering in the structure, and consequently optical losses increase, which is a result of size increase of some inhomogeneities (most likely of crystallites in the ZnS:Cr film) under the action of intensive laser emission. Recommendations for raising the lasing stability in the ZnS:Cr waveguide structure are given.