Estrutura epitaxial do laser InGaAsP em comprimento de onda longo de 2004nm
Em1-xGaxComoyP1 ano (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 estrutura epicom poço quântico de laser InGaAs / InGaAsP (QW), por exemplo:
1. Estruturas de Laser InGaAsP de 2 polegadas
GANW220314-LD
| Camada | Material | Espessura (nm) | dopante | Tipo |
| 6 | InP | - | Zinco | P |
| 5 | Ganho (x) Como | - | Zinco | P |
| 4 | GaIn(x)As(y)P | 30 | Zinco | P |
| 3 | InP | - | Zinco | P |
| 2 | GaInAs/GaInAsP MQW
PL 1960~2010nm |
- | não dopado | U / D |
| 1 | Buffer InP | - | Silício | N |
| Substrato InP |
2. Sistema de Heteroestrutura InGaAsP / InP
Para o sistema de material InGaAsP / InP, o comprimento de onda de emissão do material combinado com a rede InP é 1,1-1,65 um. Após a adição de tensão na região ativa, o comprimento de onda de emissão de wafers de heteroestrutura InGaAsP/InP pode chegar a 2,0 um, que é amplamente utilizado no sensoriamento de gás a laser. Além disso, a camada epitaxial de filme fino InP / InGaAsP também pode ser usada em detectores infravermelhos, dispositivos de visão noturna de baixa luz de quarta geração e outros campos. Recentemente, a aplicação deste sistema de materiais para desenvolver lasers emissores de superfície, RCLEDs e diodos superluminescentes tem atraído muita atenção.
No entanto, à medida que o comprimento de onda aumenta, o estresse causado pelo alto descasamento causa o relaxamento da rede, do crescimento bidimensional para o crescimento tridimensional, e os átomos de índio são facilmente migrados para formar “ilhas” ricas em In. Tal problema fará com que o poço quântico InGaAsP/InGaAs não possa ser aplicado. Para resolver este problema, muitos métodos de crescimento de material foram desenvolvidos e muitas estruturas de dispositivos foram projetadas.
3. Soluções para evitar a “ilha” rica
The growth of large-strain InGaAs/InGaAsP quantum wells is the key technology for the fabrication of long-wavelength semiconductor lasers. Therefore, the growth conditions of quantum wells should be optimized before growing the laser structure. Here are some suggestions from literature:
3.1 Optimize Growth Temperature for InGaAs / InGaAsP Quantum Well
The optimum growth temperature for MOCVD growth of InGaAs / InGaAsP laser quantum wells is around 550°C, which can effectively reduce the segregation of In atoms, but for the growth of other epitaxial layers of InGaAsP, this temperature is too low to be used.
Another method is to grow other epitaxial layers at a higher temperature, only the InGaAs epitaxial layer grows at a low temperature.
3.2 Improve Pressure during InGaAs / InGaAsP Laser Diode Epitaxial Growth
The ideal growth pressure for InGaAsP semiconductor laser epitaxial wafer is 22mbar, which helps to speed up the gas switching and make the interface of the epitaxial layer flat; reduce the pre-reaction of the raw materials; create a stable airflow over the surface of the disc.
3.3 Growth Interruption in Epitaxial of InGaAs / InGaAsP QW on InP
O grupo de pesquisa de M.Weyers propôs a teoria da interrupção do crescimento. A interrupção do crescimento de 5-10s foi adicionada à camada tampão de crescimento InP. Os resultados de PL mostraram que: após a interrupção do crescimento, a intensidade de luminescência dos diodos de laser InGaAsP tornou-se mais forte, o pico de luminescência tornou-se mais estreito e o crescimento de interrupções de 5-10s pode suavizar a heterojunção do poço quântico.
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