Citation :
y faut un gap direct non pour faire de l'opto? pourquoi on lui donne un gap indirect avec les niveaux profonds alors?
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L'émission de lumière dépend simplement des caractéristiques du matérieau et des niveaux d'énergie des différentes bandes. Certaines transitions se traduiront par l'émission de photons, d'autres par des la chaleur/énergie du vibration au réseau.
Pour faire un LASER (à semiconducteur au autre), il faut eux éléments: de l'émission de photon forcée (partie 'Stimulated Emission of Radiation de LASER) et une amplification par résonance (Light Amplification).
Si on prend un cristal avec deux niveaux d'énergie E0 et E1, avec une recombinaison radiative donnant lieu à l'émission de photon (E1-E0 = hv), les électrons dans la bande E1 retomberons à E0 soit naturellement, soit parce qu'ils ont été excité par un photon hv venant d'ailleurs dans le réseau. Ce dernier phénomène est la fameuse émission stimulée et va conduire à la réaction en chaîne voulue (un photon fait une émission spontanée, frappe son voisin qui fait une émission stimulée puis vont chaouiller leurs voisins respectifs etc.).
Le problème, c'est que pour que ce phénomène soit dominant, il faut qu'il y ait plus de mondes dans la bande E1 que dans la bande de base E0. Sinon, la plupart du temps les photons hv seront simplement absorbés par le réseau et la réaction en chaîne ne se produira pas. Or dans un système avec simplement deux états E1 et E0, il est impossible de faire en sorte que N1=population(E1)>population(E0)=N0 si E0<E1 - au mieux on peut attiendre l'équilibre. Donc il va falloir trouver une astuce pour faire en sorte qu'il y ai plus de monde en E1 que E0: c'est ce qu'on appelle l'inversion de population et la façon de l'obtenir est appelée pompage.
Dans un système à trois états, on va ajouter un niveau supplémentaire E2 (E0<E1<E2). On va envoyer les électrons en E2, de là il vont descendre presque immédiatement en E1 (en faisant vibrer le résau, pas d'émission de photons) avant de redescendre en E0 en emettant leurs photons. Comme on garantit N2<N0 (les électrons ne restent pas longtemps en E2), on peut continuer le pompage sans saturation jusqu'à ce que N1>N0.
Ceux qui suivent toujours feront remarquer les inconvenients de ce type de LASER (dit 'trois bandes'). D'une part il faut envoyer plus de la moitié des porteurs dans la bande E1 ce qui bouffe énormément d'énergie et d'autre part dès que l'ont commence la réaction E1 se vide rapidement et l'émission s'arrête, ce qui donne des LASER avec un rayonnement pulsé, impossible de faire du continu.
On utilise donc généralement un système à quatre (voire plus) bandes: on a E0,E1,E2 et E3, avec E2-E1 = hv, et E3->E2 et E1->E0 recombinaisons non radiatives et très rapides. Comme ça on doit juste garantir N2>N1 et comme ces bandes sont quasiment vides normalement il faut peu d'énergire pour le pompage et on peut travailler en continu (on fait en sorte que le pompage E0->E3 se fasse au même rhytme que l'émission E2->E1).
http://www.columbia.edu/cu/mechani [...] 02s04.html pour ceux qui aiment les équations.
Sinon, pour la partie Light Amplification, c'est relativement simple, on construit le dispositif sous la forme d'une cavité résonnante pour que les photons émis (ou du moins une bonne partie d'entre eux) se réfléchissent sur les parois et reviennent stimuler le système, tout en éliminant ceux qui ne sont pas synchro/n'ont pas la bonne direction.
Pour une vue de ce que ça donne en semiconducteurs, voir l'excellent 'Britney Spears to semiconductor physics' (non, c'est pas une blague), en aprticulier http://britneyspears.ac/physics/fplasers/fplasers.htm
Pour la question du bleu/vert, c'est avant tout une question de trouver les bons matériaux pour avoir un gap assez grand: bleu et vert dans une moindre mesure, c'est vachement énergétique comme rayonnement - le rouge c'est nettement plus simple - d'où des densités de courant et des problème de durée de vie, sans compter les soucis de fabrication pour faire des onctions style InGaAs.
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