Исследование влияния легирования эмиттерных слоев на параметры диодных лазеров на основе твердых растворов AlGaAs и AlGaInP

• Автор: Чельный, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

1.2. Диодные лазеры на основе соединений АЮаАзОаАэ

1.3. Диодные лазеры на основе АЮа1пРОа1пРОаАБ

Глава 2. Выращивание лазерных гетероструктур и изготовление диодных лазеров 2.1. Установка МОСгидридной эпитаксии, использованная для

создания исследуемых структур

2.2.Гидравлические переходные процессы

2.3. Тепловые и химические переходные процессы

2.4. Легирование пленок твердых растворов А1хОа.хЛз и

А1хОа.хо.по.5Р

2.5. Изготовление диодных лазеров

Глава 3 Влияние легирования эмиттеров на излучательные

характеристики лазеров на основе гетероструктур с

квантоворазмерными активными слоями в истеме
АЮа1пРЛЗа1пРОаА
3.1. Оптимизация легирования эмиттеров в диодных лазерах с
широким полоском, изготовленных в системе
АЮапРАЗапР ОаАэ
3.2. Диодные лазеры с узким полоском, изготовленные в системе АЮапРСапРЛЗаАз Глава 4. Влияние легирования эмиттеров на излучательные
характеристики лазеров на основе гетероструктур с
квантоворазмерными активными слоями в системе
АЮаАБСаАэ
4.1. Квантоворазмерные гетеростуктуры на основе системы АЮаАзСаАэ с сильнолегированным Рэмиттером 4.2. Мезаполосковые диодные лазеры с сильнолегированным Рэмиттером
4.3. Зависимость внутренних параметров квантоворазмерных лазерных структур от уровня легирования Рэмиттера 4.4. Особенности инжекции носителей в активную область лазерной ДГС
Заключение Список литературы
Введение


Основные внутренние параметры квантоворазмерных лазерных гетероструктур зависят от соотношения концентрации дырок Р и электронов в эмиттерных слоях при увеличении Р плотность тока инверсии и коэффициент дифференциального усиления увеличиваются. Диодные лазеры с силыюлегированным Рэмиттером имеют более высокую дифференциальную квантовую эффективность и характеристическую температуру порогового тока. При введении в Рэмиттер лазерной гетероструктуры нелегированного подслоя, примыкающего к активной области, становится возможным сильное легирование Рэмиттера акцепторными примесями до концентра
ции дырок на уровне см. Глава 1. Прошло уже почти сорок лет с момента публикации первой работы, в которой были изложены основные принципы газофазной эпитаксии с использованием металлоорганических соединений МОС и гидридных газов МОСгидридной эпитаксии 1. За это время технология продвинулась далеко вперед как в части исходных особочистых веществ и материалов, так и в части создания оборудования. Были успешно изготовлены пленки самых различных полупроводниковых материалов и изготовлены приборы, нашедшие применение в микро и оптоэлектронике, СВЧтехнике. Для полупроводниковой оптоэлектроники и, в частности, для полупроводниковых лазеров наибольший интерес вызывают соединения типа А3В5 ввиду того, что большая их часть является прямозонными материалами. Кроме того, эти материалы легко образуют непрерывные ряды твердых растворов, что позволяет создавать высокоэффективные излучатели в очень широком диапазоне длин волн от 3 до 0,4 мкм. В основе метода лежит процесс разложения паров МОС и гидридных газов в газовой фазе на нагретой подложке с образованием пленок полупроводниковых соединений. Ме атом металла III группы А1, йа, 1п, в атом элемента V группы Ы, Р, Лэ, БЬ, И органический радикал обычно метилСН3 или этилС2Н5. В реальности химические процессы гораздо более сложны и протекают с вовлечением на разных стадиях поверхности подложечного материала 3,4. Современные конструкции диодных лазеров предусматривают использование сверхтонких порядка 3 нм толщиной активных областей или специально введенных гетеробарьеров. В работах 5,6,7,8,9 отмечается, что для управляемого выращивания резких гетеропереходов, тонких пленок и квантоворазмерных лазерных гетероструктур на основе АЮаАзСаАэ необходимо специальным образом модернизировать газоподготовительную систему установки эпитаксии. Использовалась конструкция, в которой длина труб, подводящих парогазовую смссь ПГС к реактору, была минимизирована практически до нескольких сантиметров. Отмечалось, что в противном случае экспериментальные исследования профилей концентрации алюминия методом Ожеспсктроскопии показывали на появление дополнительных слоев твердого раствора на фронте включения алюминия в реактор. Выращивались гетероструктуры ГгЮаАзРЛпОаАзЛпР. Отмечалось, что качество поверхности пленок твердых растворов напрямую зависит от наличия ГПП при переключении потоков газов. Было предложено использовать регуляторы давления РД в линиях МОС для минимизации влияния ГПП на газоподготовительную систему ростовой установки. Отмечалось, что для стабильной подачи МОС в реактор необходимо, чтобы газ протекал через исполнительный элемент регулятора давления в критическом режиме. Была предложена аналоговая модель переходных процессов в газоподготовительной системе установки эпитаксии. В данной моделе узлы и составные элементы заменялись электрическими эквивалентами сопротивлениями, емкостями, индуктивностями. Авторы не претендовали на адекватность модели, поскольку выбор электрических аналогов проводился произвольно. Не обосновывалась возможность применения волновых уравнений электрических цепей для описания ГПП в разветвленном трубопроводе. Таким образом, анализ литературных данных показывает, что подавление ГПП имеет важнейшее значение для выращивания тонких слоев, стабилизации потоков и выращивания пленок твердых растворов, изопериодичных к решетке подложек. В тоже время систематических исследований ГПП не проводилось, отсутствует и их адекватная физикоматематическая модель.