mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2015-4-273-278mateltech-226Research ArticleМоделирование процессов и материаловMODELING OF PROCESSES AND MATERIALSИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИК–ЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ AIIBVI, ЛЕГИРОВАННЫХ ИОНАМИ Fe2+STUDY OF A2B6 BASED MATERIALS FOR IR LASERS DOPED WITH Fe2+ IONSКурчатовИ. С.KurchatovI. S.

Ivan S. Kurchatov — Postgraduate Student 

14 Krasnokazarmennaya Str., Moscow 111250

kurchatovivan@mail.ruКустовД. М.KustovD. M.

Daniil M. Kustov — Student 

14 Krasnokazarmennaya Str., Moscow 111250

phobos9999@gmail.comНациональный исследовательский университет «МЭИ»РоссияNational Research University «Moscow Power Engineering Institute»Russian Federation201514122017184273278Copyright © Курчатов И.С., Кустов Д.М., 20172017Курчатов И.С., Кустов Д.М.Kurchatov I.S., Kustov D.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/226

Полоса прозрачности волоконно− оптических линий связи (ВОЛС) в диапазоне длин волн 1,5—3 мкм значительно шире спектров передаваемых сигналов. Для повышения экономической эффективности построенных и новых ВОЛС перспективно применение передачи сигналов на новых, еще не использованных частотах. С этим, возможно, связан интерес к исследованиям по созданию лазеров на полупроводниках АIIВVI и АIIIВV, легированных ионами Cr2+, Co2+, Ni2+ и Fe2+ и редкоземельных элементов. Ранее исследования в этом направлении выполняли на отдельном типе полупроводника, легированного одним из ионов. C появлением общей теории лигандной структуры окружения ионов группы железа (Co2+, Ni2+ и Fe2+) появилась возможность рассчитать весь набор параметров областей люминесценции ионов группы железа в полупроводниках АIIВVI, в дополнение к более традиционным способам исследований. Приведены результаты расчета параметров массива областей люминесценции для ионов Fe2+ в полупроводниках АIIВVI. Показано, что полученные расчетные значения спектральных областей люминесценции совпадают со значениями, определенными экспериментально другими авторами, что подтверждает правильность выбранного метода расчета. Полученные результаты позволяют целенаправленно выбирать из всего рассчитанного массива переходов в материалах AIIBVI, легированных Fe2+, наиболее подходящие для создания ИК−лазеров с требуемыми значениями длины волны и спектральных характеристик излучения, перестраиваемых в широком диапазоне длин волн. 

It well−known that optical fibers have a «window of transparency » (1.5−3 µm) which is much wider than the spectra of the transmitted signals. For this reason there is some potential in transmitting signals using different, previously unused frequencies, in order to increase the economic efficiency of existing and new optical fiber lines. This may be the origin of the great interest to research into the creation of А2В6 and А3В5 semiconductor lasers doped with Cr2+, Co2+, Ni2+, Fe2+ and rare earth element ions. Theoretical and experimental studies in this field are usually focused on one type of semiconductor doped with one type of ion. With the appearance of the general theory of ligand structure environment of iron group ions (Co2+, Ni2+ and Fe2+) there is now a way to calculate the full matrix of luminescence parameters of iron group ions for the entire group of А2В6 semiconductors, in addition to conventional research methods. The results of research for Fe2+ ions in А2В6 semiconductors are presented in this paper. 

полупроводниковые лазерыионы группы железаэнергетическая структураинтенсивности переходовsemiconductor lasersiron group ionsenergy structureintensity of transitionsReferencesГоголева, Н. Г. Применение лазеров в науке, технике и медицине / Н. Г. Гоголева. − СПб.: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007Gogoleva N. G. Primenenie lazerov v nauke, tekhnike i meditsine [Laser applications in science engineering and medicine]. St. Petersburg: Izdatel'stvo SPbGETU «LETI», 2007. (In Russ.)Page, R. H. Cr2− — doped zinc chalcogenides as efficient, widely tunable mid−infrared lasers / R. H. Page, K. I. Schaffers, L. D. DeLoach, G. D. Wilke, F. D. Patel, J. B. Tassano, S. A. Payne, W. F. Krupke, K. T. Chen, A. Burger // IEEE J. Quantum Electron. − 1997. − V. 33, N 4. − P. 609—617. DOI: 10.1109/3.563390Page R. H., Schaffers K. I., DeLoach L. D., Wilke G. D., Patel F. D., Tassano J. B., Payne S. A., Krupke W. F., Chen K. T., Burger A. Cr2− — doped zinc chalcogenides as efficient, widely tunable mid−infrared lasers. IEEE J. Quantum Electron. 1997, vol. 33, no. 4, pp. 609—617. DOI: 10.1109/3.563390Baranowski, J. M. Crystal−field spectra of 3dn impurities in II−VI and III−V compound semiconductors / J. M. Baranowski, J. W. Allen, G. L. Pearson // Phys. Rev. − 1967. − V. 160. − P. 627—632.Baranowski J. M., Allen J. W., Pearson G. L. Crystal−field spectra of 3dn impurities in II−VI and III−V compound semiconductors. Phys. Rev. 1967, vol. 160, pp. 627—632.DeLoach, L. D. Transition metal−doped zinc chalcogenides: spectroscopy and laser demonstration of a new class of gain media / L. D. DeLoach, R. H. Page, G. D. Wilke, S. A. Payne, W. F. Krupke // IEEE J. Quantum Electron. − 1996. − V. 32. − P. 885—895.DeLoach L. D., Page R. H., Wilke G. D., Payne S. A., Krupke W. F. Transition metal−doped zinc chalcogenides: spectroscopy and laser demonstration of a new class of gain media. IEEE J. Quantum Electron. 1996, vol. 32, pp. 885—895.Pappalardo, R. Absorption spectra of transition ions in CdS crystals / R. Pappalardo, R. E. Dietz // Phys. Rev. − 1961. − V. 123. − P. 1188—1203.Pappalardo R., Dietz R. E. Absorption spectra of transition ions in CdS crystals. Phys. Rev. 1961, vol. 123, pp. 1188—1203.Weakliem, H. A. Optical spectra of Ni2+, Co2+, and Cu2+ in tetrahedral sites in crystals / H. A. Weakliem // J. Chem. Phys. − 1962. − V. 36. − P. 2117—2140. DOI: 10.1063/1.1732840Weakliem H. A. Optical spectra of Ni2+, Co2+, and Cu2+ in tetrahedral sites in crystals. J. Chem. Phys. 1962. − V. 36. − P. 2117—2140. DOI: 10.1063/1.1732840Griffith, J. S. The theory of transition metal ions / J. S. Griffith. − Cambridge : Cambridge University Press., 1961. − 468 p.Griffith J. S. The theory of transition metal ions. Cambridge: Cambridge University Press., 1961. 468 p.Kustov, E. F. Орбитальная система структур наноразмерной дисперсности / E. F. Kustov // Изв. Акад. инженерных наук им. А. М. Прохорова. − 2013. − № 1. − С. 92—124.Kustov E. F. Orbital system of structures of nanoscale dispersion. Izvestiya Akademii Inzhenernykh Nauk im. A. M. Prokhorova. 2013, no. 1, pp. 92—124.Kustov, E. F. Orbital structure of vibrations of nanoparticles, clusters, and coordination polyhedra / E. F. Kustov, V. M. Novotortsev, M. E. Kustov // Russ. J. Inorganic Chem. − 2013. − V. 58, N 14. − P. 1624—1646.Kustov E. F., Novotortsev V. M., Kustov M. E. Orbital structure of vibrations of nanoparticles, clusters, and coordination polyhedra. Russ. J. Inorganic Chem. 2013, vol. 58, no. 14, pp. 1624—1646.Кустов, Е. Ф. Матрицы энергии и сил осцилляторов электродипольных переходов в ионах 3dn(n = 2,3,4,6,7,8) конфигураций (Cr2+, Co2+, Fe2+, Ni2+) в кристаллических полях любой симметрии / Е. Ф. Кустов, И. Т. Басиева // Реестр базы данных № 2012621086 от 19.10.2012.Kustov E. F., Basieva I. T. Matritsy energii i sil ostsillyatorov elektrodipol'nykh perekhodov v ionakh 3dn(n = 2,3,4,6,7,8) konfiguratsii (Cr2+, Co2+, Fe2+, Ni2+) v kristallicheskikh polyakh lyuboi simmetrii [Energy matrix and oscillator strengths electric dipole transitions in ions 3dn(n = 2,3,4,6,7,8) configurations (Cr2+, Co2+, Fe2+, Ni2+) in crystal fields of any symmetry]. FIPS No. 2012621086 at 19.10.2012. (In Russ.)Кустов, Е. Ф. Расчет оптических спектров ионов Cr2+, Cr3+, Cr4+, Co2+, Co3+, Fe2+, Ni2+) в полупроводниках AIIBVI, AIIIBV / Е. Ф. Кустов, И. Т. Басиева // Реестр программ для ЭВМ № 2012619507 от 19.10.2012.Kustov E. F., Basieva I. T. Raschet opticheskikh spektrov ionov Cr2+, Cr3+, Cr4+, Co2+, Co3+, Fe2+, Ni2+) v poluprovodnikakh AIIBVI, AIIIBV [The calculation of optical spectra for ions Cr2+, Cr3+, Cr4+, Co2+, Co3+, Fe2+, Ni2+) in semiconductors AIIBVI, AIIIBV]. FIPS No. 2012619507 at 19.10.2012. (In Russ.)Кустов, Д. М. ИК лазеры на полупроводниках AIIBVI и AIIIBV с ионами Co2+/ Д. М. Кустов, А. В. Бундюк, Е. О. Гончаров, И. С. Курчатов // Изв. Акад. инженерных наук им. А. М. Прохорова. − 2014. − № 2. − С. 49—52.Kustov D. M., Bundyuk A. V., Goncharov E. O., Kurchatov I. S. IR lasers of semiconductors AIIBVI and AIIIBV with Co2+ ions. Izvestiya Akademii Inzhenernykh Nauk im. A. M. Prokhorova. 2014, no. 2, pp. 49—52. (In Russ.)Курчатов, И. С. Исследование материалов для ИК− лазеров на основе полупроводников AIIBVI и AIIIBV, легированных ионами Co2+/ И. С. Курчатов, А. В. Бундюк, И. Т. Басиева, Д. М. Кустов // Вестн. СГТУ. − 2014. − № 2. − C. 35—41.Kurchatov I. S., Bundyuk A. V., Basieva I. T., Kustov D. M. Research of laser materials for IR lasers of AIIBVI and AIIIBV semiconductors doped Co2+ ions. Vestnik SGTU. 2014, no. 2, pp. 35—41. (In Russ.)Dreyhsig, J. Nature of optical transitions in the charge− transfer region of ZnS : Co and ZnSe : Co / J. Dreyhsig, B. Litzenburger // Phys. Rev. B. − 1996. − V. 54. − P. 10516—10524. DOI: 10.1103/PhysRevB.54.10516Dreyhsig J., Litzenburger B. Nature of optical transitions in the charge−transfer region of ZnS:Co and ZnSe:Co. Phys. Rev. B. 1996, vol. 54, no. 15, pp. 10516—10524. DOI: 10.1103/PhysRevB.54.10516Кустов, Е. Ф. Магнетохимия молекулярных структур / Е. Ф. Кустов, В. М. Новоторцев. − М.: URSS Crosand, 2014. − 400 cKustov E. F., Novotortsev V. M. Magnetokhimiya molekulyarnykh struktur [Magnetochemistry of molecular structures]. Moscow: URSS Crosand, 2014. 400 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.