InGaAsP-Laser-Epitaxiestruktur bei einer langen Wellenlänge von 2004 nm

In_1-xGa_xAls_yP._1-ja (indium gallium arsenide phosphide) is an alloy material of GaAs, GaP, InAs or InP. The band gap of InGaAsP can change through adjusting the alloy mole ratios of x and y. So this compound can apply in photonics devices. For the InGaAsP / InP material system, lattice mismatch of InGaAsP on InP substrate will make light emission wavelength extend to more than 2 um. The InP / InGaAsP laser epitaxial wafer can be offered by Ganwafer, and the PL tolerance is ± 30 nm. Take the 2004 nm LDIII-V-Epi-Strukturmit InGaAs / InGaAsP Laserquantentopf (QW) zum Beispiel:

1. 2-Zoll-InGaAsP-Laserstrukturen

GANW220314-LD

2. InGaAsP/InP-Heterostruktursystem

Für das InGaAsP/InP-Materialsystem beträgt die Emissionswellenlänge des an das InP-Gitter angepassten Materials 1,1–1,65 &mgr;m. Nach dem Hinzufügen von Spannungen im aktiven Bereich kann die Emissionswellenlänge von InGaAsP / InP-Heterostruktur-Wafern 2,0 um erreichen, was in der Lasergassensorik weit verbreitet ist. Darüber hinaus kann die InP / InGaAsP-Dünnfilm-Epitaxieschicht auch in Infrarotdetektoren, Schwachlicht-Nachtsichtgeräten der vierten Generation und anderen Bereichen verwendet werden. In letzter Zeit hat die Anwendung dieses Materialsystems zur Entwicklung von oberflächenemittierenden Lasern, RCLEDs und Superlumineszenzdioden viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Wenn jedoch die Wellenlänge zunimmt, verursacht die durch die hohe Fehlanpassung verursachte Spannung die Gitterrelaxation, vom zweidimensionalen Wachstum zum dreidimensionalen Wachstum, und die Indiumatome wandern leicht, um In-reiche „Inseln“ zu bilden. Ein solches Problem führt dazu, dass InGaAsP/InGaAs-Quantenmulden nicht angewendet werden können. Um dieses Problem zu lösen, wurden viele Materialwachstumsverfahren entwickelt und viele Vorrichtungsstrukturen entworfen.

3. Lösungen zur Vermeidung In-reicher „Inseln“

Das Wachstum von InGaAs/InGaAsP-Quantentöpfen mit großer Dehnung ist die Schlüsseltechnologie für die Herstellung von langwelligen Halbleiterlasern. Daher sollten die Wachstumsbedingungen von Quantentöpfen optimiert werden, bevor die Laserstruktur gezüchtet wird. Hier einige Anregungen aus der Literatur:

3.1 Optimierung der Wachstumstemperatur für InGaAs / InGaAsP Quantum Well

Die optimale Wachstumstemperatur für das MOCVD-Wachstum von InGaAs/InGaAsP-Laserquantentöpfen liegt bei etwa 550 °C, was die Segregation von In-Atomen effektiv reduzieren kann, aber für das Wachstum anderer Epitaxialschichten aus InGaAsP ist diese Temperatur zu niedrig, um verwendet zu werden.

Ein anderes Verfahren besteht darin, andere Epitaxieschichten bei einer höheren Temperatur aufzuwachsen, nur die InGaAs-Epitaxieschicht wächst bei einer niedrigen Temperatur.

3.2 Verbessern des Drucks während des Epitaxialwachstums von InGaAs/InGaAsP-Laserdioden

Der ideale Wachstumsdruck für InGaAsP-Halbleiterlaser-Epitaxiewafer beträgt 22 mbar, was dazu beiträgt, den Gaswechsel zu beschleunigen und die Grenzfläche der Epitaxieschicht flach zu machen; die Vorreaktion der Rohstoffe reduzieren; erzeugen einen stabilen Luftstrom über der Oberfläche der Disc.

3.3 Wachstumsunterbrechung in der Epitaxie von InGaAs / InGaAsP QW auf InP

Die Forschungsgruppe von M. Weyers schlug die Theorie der Wachstumsunterbrechung vor. Die Wachstumsunterbrechung von 5–10 s wurde der Wachstums-InP-Pufferschicht hinzugefügt. Die Ergebnisse von PL zeigten, dass: nachdem die Wachstumsunterbrechung hinzugefügt wurde, die Lumineszenzintensität von InGaAsP-Laserdioden stärker wurde, der Lumineszenzpeak schmaler wurde und das Wachstum von 5–10 s-Unterbrechungen den Quantentrog-Heteroübergang glätten kann.

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