Technologia wytwarzania terahercowych laserów kaskadowych

• Autorzy: Szerling A. , Kosiel K. , Szymański M. , Prokaryn P. , Płuska M. , Trajnerowicz A. , Sakowicz M. , Karbownik P. , Wasilewski Z. , Gołaszewska K. , Kozubal M. , Kruszka R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.08.13

Warianty tytułu

EN

Fabrication of terahertz quantum cascade lasers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono technologię wytwarzania terahercowych laserów kaskadowych z warstwami metalicznymi pełniącymi rolę płaszczy falowodów. Obszar aktywny tych laserów składa się z 228 powtórzeń modułu zbudowanego ze sprzężonych studni potencjału Al0,15Ga0,85As/GaAs. W pracy przedstawiono pełny cykl technologiczny wytwarzania lasera terahercowego, obejmujący osadzanie warstw metalicznych, łączenie obszarów aktywnych laserów z podłożem zastępczym, usuwanie podłoża i warstwy stopującej (warstwy AlAs zatrzymującej trawienie podłoża GaAs, pełniącej funkcję technologiczną podczas usuwania podłoża) i następnie formowanie falowodu grzbietowego. Według tego schematu technologicznego wykonano trzy serie laserów, w których zastosowano różne płaszcze metaliczne (5 nm Ti/ 300 nm Au; 5 nm Ti/ 300 nm Cu; 5 nm Ti/ 300 nm Ag). Uzyskane lasery charakteryzowały się gęstościami prądu progowego na poziomie Jth ~ 1,2 kA/cm2 oraz maksymalną temperaturą pracy Tmax=140 K.

EN

In the paper, the fabrication of terahertz quantum cascade lasers equipped with metallic layers playing the role of waveguide claddings is presented. Its operation is based on 3-quantum-well (3QW) modules, where the GaAs QWs are separated by Al0.15Ga0.85As barriers. The laser's active region is built by stacking the 228 modules. The scheme of processing of THz QCLs with metal – metal waveguides is shown, covering metal layer deposition, wafer bonding, removing of the substrate with etch stop layer (an AlAs layer used for terminating of the GaAs substrate etching, so playing the technological role during the substrate removal process). The fabrication of ridge structure is also presented. According to this scheme three series of the lasers were fabricated. The lasers with 5 nm Ti/ 300 nm Au, 5 nm Ti/ 300 nm Cu, 5 nm Ti/ 300 nm Ag as waveguide layers were made. The fabricated lasers have threshold current densities Jth ~ 1.2 kA/cm2 and the maximum operating temperature was Tmax = 140K.

Słowa kluczowe

PL

promieniowanie terahercowe; lasery kaskadowe; technologia wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych

EN

terahertz radiation; quantum cascade lasers semiconductor device fabrication technology

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 8
• Strony: 50--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szerling A.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Kosiel K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Szymański M.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Prokaryn P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Płuska M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Trajnerowicz A.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Sakowicz M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Karbownik P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Wasilewski Z.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Gołaszewska K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Kozubal M.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

autor

Kruszka R.

• Instytut Technologii Elektronowej, Al. Lotników 32/46, 02-668 Warszawa

Bibliografia

• [1] Hübers H.-W. et al., Appl. Phys. Lett. 89(6) (2006), 061115
• [2] Kumar S. et al., IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 14(2) (2008), 333–344
• [3] Köhler R. et al., Nature, 417 (2002), 156-159
• [4] Kumar S. et al., Nature Physics, 7 (2011), 166-171
• [5] Szymański M., Szerling A., Kosiel K., Optical and Quantum Electronics, vol. 47 (2015), nr. 4, 843-849
• [6] Szymański M., Szerling A., Kosiel K., Płuska M., Journal of Physics D: Applied Physics, 49(27) (2016), 275102
• [7] Szerling A. et al., Journal of Nanophotonics, 9(1) (2015), 093079-093079
• [8] Piotrowska A., Kontakty omowe na bazie złota do związków półprzewodnikowych III-V, rozprawa habilitacyjna
• [9] Piotrowska A., Kaminska E., Guziewicz M., Kwiatkowski S., Turos A., Dual Role of Tin Reaction Barrier in Gold-Based Metallization to GaAs. In MRS Proceedings (Vol. 300, p. 219). Cambridge University Press, 1993
• [10] Szerling A., Kosiel K., Prokaryn P., Szymański M., Trajnerowicz A., Sakowicz M., Karbownik P., Płuska M., Walczakowski M., Pałka N.: rozdział pt. AlGaAs/GaAs Terahertz Quantum Cascade Laser with Gold-Based Metal - Metal Waveguide, Terahertz and Mid Infrared Radiation. Detection of Explosives and CBRN (Using Terahertz), w serii: NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics, Springer

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).