Эпитаксиальные гетероструктуры AlGaInAs/InP для мощных импульсных лазерных излучателей спектрального диапазона 1.5-1.6 мкм.

• Автор: Горлачук, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
Введение
Г лава 1. Мощные полупроводниковые лазерные излучатели спектрального диапазона 1.5-1.6 мкм

1.1 .Выбор системы материалов для волноводного слоя ГС

1.2.Причины ограничения мощности ЛД спектрального диапазона 1.5-1.6 мкм

1.3.Особенности конструкции ГС АЮаГзАзЛпР и импульсных излучателей повышенной мощности на их основе
1.4.Эпитаксиальная интеграция лазерных секций излучателей спектрального диапазона 1.5-1.6 мкм

Глава 2. Описание экспериментальных методик

2.1. Аппаратное оформление процесса получения ГС

2.2.Методы контроля параметров ГС

Глава 3. ГС АЮаТпАвЛпР и излучатели на их основе
3.1 .Факторы, определяющие выходную мощность ЛД
3.2. Оптимизация ростовых условий и исследование ГС методом фотолюминесценции
3.3.Анализ характеристик ЛД на основе ГС АЮа1пАзЛпР
3.4.Анализ характеристик ЛЛД и РЛД на основе ГС АЮаМАэЛпР
3.5.Перспективные направления развития конструкции ГС АКМпАёЛпР
Глава 4. Эпитаксиально-интегрированные ГС для мощных лазерных излучателей
4.1.Выбор примеси для обеспечения вырожденного легирования областей и резкого перехода
4.2.Создание туннельного перехода для ГС АЮаФАэЛпР

4.3.Создание эпитаксиально-интегрированной ГС
4.4.Характеристики излучателей, полученных на основе «двойной» ГС
Заключение
Список литературы

Введение
В современной науке и технике полупроводниковые лазеры находят широчайшее применение, а их характеристики совершенствуются с каждым годом. Задача квантовой электроники заключается в конструировании и создании приборов с новыми свойствами и повышенной оптической мощностью. Получение полупроводниковых эпитаксиальных гетероструктур (ГС) является важнейшим этапом изготовления полупроводниковых лазеров, определяющим их ключевые параметры.
Важнейшей характеристикой лазерных излучателей для многих применений является их оптическая мощность. Спектр ближнего ИК-излучения охватывается полупроводниковыми лазерами на основе ГС с квантовыми ямами (КЯ) ГпОаАь/АЮаАз/СаАя, ТпСаАьР/'СаАь (0.8-1.1 мкм) и 1пС1аА8Р/ТпР, АЮаТпАз/ТпР (1.3-1.8 мкм). В то время как для более коротковолновой области ИК-спектра получены мощности импульсного излучения решеток лазерных диодов (РЛД), зачастую превышающие 1 кВт с апертурой 1 мм2, в спектральном диапазоне 1
1.6 мкм, ввиду фундаментальных и технологических ограничений, максимально достигнутая оптическая мощность существенно ниже. Повышение выходной оптической мощности таких излучателей возможно путем выбора системы материалов и оптимизации геометрии ГС. Известно, что ГС АЮа1пАз/1пР характеризуется повышенным ограничением электронов в КЯ по сравнению с ГС 1пОаАзР/1пР и способна обеспечить стабильность наклона ватт-амперной характеристики (ВтАХ) при высоких токах накачки [ 1,2].
Увеличение глубины КЯ возможно при использовании в качестве волноводного слоя АЮаШАБ с увеличенной шириной запрещенной зоны. Расширение волновода обеспечивает снижение внутренних оптических потерь и представляет возможность дополнительного повышения выходной мощности излучения лазерных диодов (ЛД) [3]. Учитывая эти факторы, в данной работе проведено исследование влияния конструкции ГС на выходные параметры получаемых приборов.

существует оптимальной. Широко распространенными элементами, создающими в зонной структуре мелкий акцепторный уровень, являются цинк, магний, углерод, кадмий и бериллий. В связи с высокой канцерогенностью соединений бериллия их применение в последнее время ограничено.
Цинк обладает рядом преимуществ, среди которых технологичность и управляемость; однако высокий коэффициент диффузии и механизм выбивания атомов из кристаллической решетки снижают его применимость для создания туннельного перехода. Диффузия цинка в 1пОаА.5 исследовалась работах [72-77]. Установлено, что для него характерна резкая зависимость коэффициента диффузии от концентрации вводимой примеси [72]. Это приводит к усилению диффузионного размытия при повышении вводимой концентрации.
Углерод. В системе материалов IпОаАб/АIОаАз/ОаАь для обеспечения резкого профиля диффузии используется углерод. Достижимые уровни легирования примесью р-типа проводимости приближаются к 1 • 1020 см'3, что делает углерод привлекательным для использования в туннельном переходе. Коэффициент диффузии углерода в ваАз определен в [78]; легированию слоев ГпОаАз посвящены работы [79-81], однако коэффициенты диффузии углерода в ШваЛв не обнаружены.
При легировании слоев ОаАв углеродом возникает ряд трудностей [79]. Продуктом разложения углерода, вводимого в форме СС14, в процессе эпитаксиального роста является хлороводород. Агрессивное поведение НС1 вызывает травление растущих слоев, влияя на воспроизводимость характеристик. В случае введения углерода в качестве легирующей примеси р-типа в ЫОаАэЛпР его агрессивное воздействие усиливается и приводит к селективному вытравливанию атомов индия и ухудшению морфологии поверхности, поскольку скорость травления 1пАз существенно выше (рис.20(а)). Для легирования углеродом необходимо использовать температуры около 450°С, где скорости роста по 1пАз и ОаАз близки (рис. 20(6)), что снижает технологичность производства. Рост при температуре 450 °С также подразумевает перепад на 200°С