Активный элемент одномодового полупроводникового лазера повышенной мощности

• Автор: Зубанов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Оглавление.
Введение.

Конструкции полуроводниковых лазеров ППЛ.

Этапы развития, технологические особенности и достигнутые параметры.

Лазер с гребневидным волноводом.

Технология изготовления элемента с гребневидным волноводом.

Методы формирования мезы.

Последующие технологические операции.

Исследование ключевых технологических процессов

изготовления одномодовых полупроводниковых лазеров.

Исследование процесса ионнохимического травления.

Влияние ионнохимической обработки на фотолюминесценцию.
Оптимизация технологических процессов изготовления активного элемента с гребневидным волноводом.
Исследование механических напряжений, возникающих в процессе изготовления активного элемента ППЛ.
Примеры практического использования исследованного технологического комплекса. А0, мкм.
Исследование параметров лазерных диодов на 0, мкм, изготовленных по оптимизированному технологическому маршруту.
Возможные пути повышения мощности лазерных диодов в одномодовом режиме генерации.
Промышленное использование.
Основные результаты и выводы.
Библиография


Рассматривается роль бокового оптического ограничения при создании одномодового ППЛ. В параграфе представлена конструкция активного элемента ППЛ с гребневидным волноводом. Приведены основные параметры конструкции, обеспечивающие контроль модового состава излучения в плоскости р-п-перехода, представлены данные о достигнутых параметров приборов с гребневидным волноводом, устойчиво работающих на основной поперечной моде при выходной мощности Рвыж>0мВт. В §1. АЭ с гребневидным волноводом. В первой части параграфа приведено сравнение характеристик приборов полученных при использовании методов «сухого» и «мокрого» травления. Отмечены преимущества рассматриваемых далее методов «сухого» травления. Отмечена роль фоторезистивной маски в процессе передачи изображения субмикронных размеров, сформулированы требования, предъявляемые к ней. Рассматриваются методы сухого травления, их преимущества и отличия. Внимание уделено методам реактивного ионно-лучевого и ионно-химического травления, методу плазменного травления и современному элсктронно-циклотронно-резонансному методу. Выделено положительное влияние химического травления с точки зрения увеличения скорости удаления материала и снижения повреждения поверхности и её зависимость от температуры, а также важная роль равномерности доставки химически активных частиц к обрабатываемой поверхности. Акцентировано внимание на повреждении поверхности при ИХТ. Отмечена опасность возникновения дефектов на поверхности и центров безызлучательной рекомбинации в оптически активных слоях, если травление происходит при высоких мощностях разряда, т. ЭЦР). Рассмотрены возможности контроля процесса травления «ш-вИи». Показано преимущество метода лазерной интерферометрии перед другими [5]. Во второй части §1. Рассматриваются способы обеспечения электрической изоляции меза-полоска и эволюция используемых методов. Уделено внимание конструкции омического контакта, обеспечивающего подвод электрической мощности. В последней части параграфа рассмотрены вопросы надёжности лазера. В частности, рассматривается снижение катастрофического оптического повреждения лазерных зеркал, вызванное ростом температуры безызлучательной рекомбинации на зеркалах за счёт использования пассивирующих покрытий. Также отмечаются электронные эффекты, способные ускорить процесс старения лазера, например, безызлучательная рекомбинация. Глава 2 содержит результаты исследований ключевых технологических процессов изготовления активного элемента одномодового ППЛ. В §2. Отмечено, что процесс позволяет воспроизводимо реализовать требуемую точность параметров конструкции при контроле методом лазерной интерферометрии. Базовая технология НИИ «Полюс» обеспечивала такую размерную точность при использовании установки диодного травления 1ШЕ-0, однако характерная для диодных ВЧ-источников высокая энергия ионов (0-0 эВ) не отвечала требованиям «бездефектной» обработки структуры вблизи волновода. Поэтому в данной работе исследовалась возможность формирования заявленной ранее формы меза-полоски при меньшей энергии ионов. Было проведено две серии экспериментов с использованием магнетроиного ионного источника и источника с трансформаторно-связанной плазмой (ТСП) [6]. Отмечены преимущества и недостатки каждого из них и аргументирован выбор. Все технологические эксперименты были выполнены с использованием в качестве рабочего газа БЮЬ, Кроме того, исследовался процесс травления в среде Хе для выявления роли физического распыления. В параграфе представлены фотографии поперечного скола изготовленных экспериментальных образцов (подложки СаАэ), выполненные при кратном увеличении на микроскопе М! СЯО-0 «Планар» а также ряд фотографий, выполненных на СЭМ. Зависимости параметров травления, полученные в ходе экспериментальных исследований, отражены на графиках. Проводится анализ полученных результатов. В §2. Выбор метода измерения интенсивности фотолюминесценции (ИФЛ) из активной области объясняется его высокой чувствительностью и возможностью получения прямой информации о воздействии ИХТ на эпитаксиальные слои вблизи основания меза-полоска.