Гетероструктуры в системе твердых растворов InGaAsP и лазеры на их основе

• Автор: Тарасов, Илья Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 387 с. : ил

Введение

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Четверные твердые растворы ГпСаАэР. Свойства.

Параграф 1.1. Предварительные замечания. -

Параграф 1.2. Зависимость ширины запрещенной зоны от состава твердых растворов 1пОаАьР. -
Параграф 1.3. Четверные твердые растворы ЬгОаАзР, изопериодические с подложками ИР и ваАб. -
Параграф 1.4. Поляризация люминесценции в гетероструктурах НСаАзР/ИР и ее использование для определения упругих деформаций, напряжений и несоответствия параметров решеток. -

Параграф 1.4.1. Одноосная деформация в кристаллах АШВУ. -

Параграф 1.4.2. Поляризация люминесценции в полупроводниковых материалах типа АШВУ. -
Параграф 1.4.3. Определение констант деформационного потенциала Ь, <1 для п-ИР и Ъ!, ё! для р-ИР. -
Параграф 1.4.4. Исследования упругих деформаций, напряжений и несоответствия параметров решеток в гетероструктурах по спектральной зависимости степени линейной поляризации фото- и электролюминесценции. -
Параграф 1.5. Особенности легирования твердых растворов ГпСаАзР акцепторными &п, Ве, М§) и донорными (Бп) примесями. -
Параграф 1.5.1. Нелегированные эпитаксиальные слои. -
Параграф 1.5.2. Эпитаксиальные слои, легированные оловом. -
Параграф 1.5.3. Эпитаксиальные слои, легированные и Ве. -
Параграф 1.6. Четверные твердые растворы МЗаАзРАЗаАз в области несмешиваемости и спинодального распада. ' -
Параграф 1.6.1. Неустойчивость многокомпонентных твердых растворов 1пОаА$Р. -
Параграф 1.6.2. Особенности эпитаксиального осаждения твердых растворов 1пОаАзР в области несмешиваемости и спинодального распада. -
Выводы к главе 1. -

Глава 2. Гетероструктуры на основе четверных твердых растворов 1пСаАзР. Методы получения.
Параграф 2.1. Модифицированный метод жидкофазной эпитаксии для получения гетероструктур раздельного ограничения в системе твердых растворов ГпОаАвР. -
Параграф 2.1.1 Жидкофазный метод получения эпитаксиальных слоев четверных твердых растворов 1пОаАзР и его аппаратурное оформление. -72 Параграф 2.1.2. Способы получения тонких эпитаксиальных слоев методом жидкофазной эпитаксии. -
Параграф. 2.1.3. Рост и особенности кристаллизации эпитаксиальных слоев из движущейся жидкой фазы относительно подложки. -
Параграф 2.1.4. Технология получения лазерных 1пОаАхР/1пР гетероструктур раздельного ограничения методом жидкофазной эпитаксии. -
Параграф 2.2. Особенности изготовления гетероструктур в системе твердых растворов 1пОаАэР методом МОС-гидридной эпитаксии. -
Параграф 2.2.1. Экспериментальное оборудование метода МОС-гидридной эпитаксии. -
Параграф 2.2.2. Оптимизация условий роста методом МОС-гидридной эпитаксии толстых и напряженных слоев твердых растворов 1пОаА$Р/1пР. -88 Параграф 2.2.2.1. Толстые эпитаксиальные слои твёрдых растворов 1пСаАзР/1пР. -
Параграф 2.2.2.2 Напряжённые квантово-размерные эпитаксиальные слои на основе 1пхСа|.хА5/1пСаАзР/1пР твердых растворов. -
Параграф 2.2.3. Особенности изготовления двойных гетероструктур раздельного ограничения в системе твердых растворов ЬпСаАзР/СаАя методом МОС-гидридной эпитаксии. -
Выводы к главе 2.
Глава 3. Свойства лазерных гетероструктур с раздельным ограничением.
Параграф 3.1. Свойства квантово-размерных гетероструктур на основе твердых растворов ШОаАэР.
Параграф 3.1.1.Введение. Эффект размерного квантования и его влияние на спектр люминесценции.
Параграф 3.1.2. Квантово-размерные эффекты в спектрах люминесценции. 112 Параграф 3.1.3 Квантово-размерная активная область и ее энергетический спектр при деформации.
Параграф 3.2. Зависимость пороговой плотности тока от длины резонатора лазеров на базе гетероструктур с раздельным ограничением.
Параграф 3.3. Пороговый ток в лазерах на основе гетероструктур раздельного ограничения в системе твердых растворов InGaAsP.
Параграф 3.4. Усиление в гетероструктурах раздельного ограничения на основе твердых растворов InGaAsP.
Параграф 3.5. Внутренние оптические потери в гетероструктурах раздельного ограничения на основе твердых растворов InGaAsP.
Параграф 3.6. Особенности протекания тока в гетероструктурах раздельного ограничения на основе твердых растворов InGaAsP.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Многомодовые лазеры на основе гетероструктур в системе твердых
растворов InGaAsP с малыми внутренними оптическими потерями и их свойства.
Параграф 4.1. Направления развития в области мощных лазеров на основе гетероструктур в системе твердых растворов InGaAsP.
Параграф 4.2.1. Элементы постростовой технологии лазеров с широким мезаполосковым контактом.
Параграф 4.2.2. Измерительные методики лазеров с широким мезаполосковым контактом.
Параграф 4.3.1. Исследование мощных лазерных диодов с шириной полоска 100 мкм на базе InGaAs/GaAs/(AlGaAs)GaInP гетероструктур.
Параграф 4.3.2. Исследование мощных лазерных диодов на базе GaAs/InGaAs/AlGaAs гетероструктур с расширенным волноводом и широким мезаполосковым контактом.
Параграф 4.3.3. Исследование свойств InGaAsP/InP лазерных диодов с расширенным волноводом и широким мезаполосковым контактом.
Параграф 4.3.4. Свойства InGaAsP/InP-гетеролазеров со ступенчатым расширенным волноводом.
Параграф 4.4.1 Особенности температурной зависимости пороговой плотности токов в РО InGaAsP/InP ДГ лазерах (А, =1.3 мкм) с тонкой
Параграф 1.4. Поляризация люминесценции в гетероструктурах InGaAsP/InP и ее использование для определения упругих деформаций, напряжений и несоответствия параметров решеток.
Четверные твердые растворы InGaAsP открывают широчайшие возможности для конструирования изопериодических гетероструктур. Создание лазерных ДГС требует прецизионного контроля параметра решетки контактирующих материалов (§1.3). Контроль несоответствия параметров решетки неразрушающим методом непосредственно в готовом лазерном диоде по спектральным зависимостям степени линейной поляризации представляет большой научный и практический интерес,
В данном параграфе исследованы особенности поляризации люминесценции в деформированных кристаллах AlnBv, а также в материалах п- и р- типа проводимости при однородной внешней и внутренней деформациях.
Параграф 1.4.1. Одноосная деформация в кристаллах АшBv.
Несоответствие параметров кристаллических решеток эпитаксиального слоя и подложки вызывает внутреннюю деформацию, которая в гетероструктрах носит практически одноосный характер [1.27, 1.28]. Известно, что при одноосной деформации в кубических кристаллах соединений АШВУ частично снимается вырождение валентной зоны в точке к—0 [1.28]. Четырехкратно вырожденное основное состояние валентной зоны расщепляется на два двукратно вырожденных состояния подзон легких и тяжелых дырок. Величина энергетического расщепления Д между подзонами легких и тяжелых дырок определяется величиной и направлением деформаций, возникающих в эпитаксиальных пленках.
Деформация, которая возникает в гетероструктурах, выращенных вдоль направлений [111] и [001] в кубических кристаллах, определяется двумя независимыми величинами - ец и щ. Ен характеризует изменение параметра решетки вдоль оси роста (ось z), а вторая Ед - изменение параметра решетки в плоскости пленки.
В общем случае тензор деформации в определяется тремя величинами - ехх, еуу,