Badanie centrów defektowych w heterostrukturach laserowych AlGaAsy GaAs ze studnią kwantową GaAsP

• Autorzy: Kamiński P. , Kozubal M. , Kozłowski R. , Kozłowska A. , Teodorczyk M.

Warianty tytułu

EN

Investigation of defect centres in laser heterostructures of AIGaAs/GaAs with GaAsP quantum well

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metodę niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej (DLTS) zastosowano do badania centrów defektowych w laserach heterozłączowych AlGaAs/GaAs ze studnią kwantową GaAsP emitujących promieniowanie o długości fali X = 808 nm. W warstwach falowodowych laserów wykryto 5 pułapek oznaczonych jako T1a, T1b, T2, T3 i T4 o energii aktywacji odpowiednio 205, 215, 370, 380 i 470 meV. Pułapki T1a (205 meV), T2 (370 meV), T3 (380 meV) i T4 (470 meV) zidentyfikowane zostały jako pułapki elektronowe występujące w niedomieszkowanej warstwie falowodowej A10.35Ga0.65As typu n. Stwierdzono ponadto, że pułapki T2, T3, T4 są centrami DX zlokalizowanymi w otoczeniu o różnej konfiguracji atomowej, spowodowanej fluktuacjami składu warstwy Al035Ga065As. W szczególności dominujące pułapki T3 (380 meV) są centrami DX zlokalizowanymi w sąsiedztwie jednego atomu A1 i dwóch atomów Ga. W laserach nie poddanych starzeniu koncentracja tych pułapek jest dwukrotnie większa od koncentracji pułapek T4 (470 meV), pięciokrotnie większa od koncentracji pułapek T1a (205 meV) i T2 (370 meV) oraz ponad trzykrotnie większa od koncentracji pułapek T1b (215 meV). W wyniku procesu starzenia najsilniej (ponad dwukrotnie) wzrasta koncentracja pułapek T2 (370 meV). W przybliżeniu dwukrotny wzrost koncentracji obserwowany jest również w przypadku pułapki T1a (205 meV). W obszarze studni kwantowej wykryto 3 pułapki elektronowe charakteryzujące się energią aktywacji równą odpowiednio 200, 205 i 250 meV, które przypisano centrom DX zlokalizowanym w otoczeniu o różnej konfiguracji atomów arsenu i fosforu, spowodowanej fluktuacjami składu warstwy GaAs0.9P0.1. W obszarze tym wykryto ponadto pułapki o energii aktywacji 310 meV, które związane są prawdopodobnie z rodzimymi defektami punktowymi generowanymi wskutek wspinania się dyslokacji nachylonych pochodzących od dyslokacji niedopasowania.

EN

Deep level transient spectroscopy (DLTS) has been applied to investigation of defect centres in heterostructures of AIGaAs/GaAs with GaAsP quantum well used for production of high-power laser diodes emitting the beam with the wavelength of 808 nm. In undoped A1035Ga065As cladding layers, five traps Tla(205 meV), T1b (215 meV), T2 (370 meV), T3 (380 meV) and T4 (470 meV) were revealed. The traps T1a, T2, T3 and T4 were found to be electron traps located in the cladding layer of w-type. The latter three traps are related to DX centres surrounded by different atomic composition due to alloy fluctuation effect. The traps T3 (380 meV), identified as DX centres localized in the vicinity of one Al atom and two Ga atoms, are predominant and their concentration is two times higher than that of traps T4 (470 meV), five times higher than the concentrations of traps T1a (205 meV) and T2 (370 meV) and three times higher than the concentration of traps T1b (215 meV). As a result of the aging processes, a strong increase (more than twofold) in the concentration of traps T2 (370 meV) was observed. The concentration of trap T1a (205 meV) was also approximately doubled. In the quantum well layer of GaAs0.9P0.1, three electron traps with activation energies of 200, 205 and 250 were revealed. These traps are likely to be related to DX centres surrounded by different quantity of arsenic and phosphorus atoms due to alloy fluctuation effect. Moreover, a trap with the activation energy of 310 meV was detected. This trap is presumably related to a native defect resulting from climbing of inclined dislocations originated from the misfit dislocations.

Słowa kluczowe

PL

heterostruktura laserowa; centra defektowe; studnia kwantowa; warstwa falowodowa; metoda niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 35, nr 2
• Strony: 5--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kamiński P.

autor

Kozubal M.

autor

Kozłowski R.

autor

Kozłowska A.

autor

Teodorczyk M.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Kozłowska A., Wawrzyniak P., Tomm J.W., Weik F., Elsaesser T.: Deep level emission from high-power diode laser bars detected by multispectral infrared imaging, Appl. Phys. Lett. 87, (2006) 153503
• [2] Kozłowska A., Wawrzyniak P., Malag A., Teodorczyk M.: Reliability screening of diode lasers by multispectral infrared imaging, J. Appl. Phys. 99, (2006) 053101
• [3] Kaniewska M., Kryńska D., Wesołowski W.: DLTS study of deep levels in GRIN-SCH-SQW GaAs/AlGaAs laser diode structures grown by MBE, Optic. Mat. 17, (2001) 283
• [4] Kaniewska M.: Degradation study in SCH-SQW GaAs/AlGaAs lasers, Mat. Sci. Eng. B102, (2003), 327
• [5] Tomm J.W., Barwolff A., JeagerA., Bollmann J., Masselink T., Gerhard A., Donecker J., Deep level spectroscopy of high-power laser diode arrays, J. Appl. Phys. 84, (1998) 1325
• [6] Tang M., Shum K., Zeng L., Tamargo M.C., Dynamics of recombination-enhanced defect reaction in a ZnCdSe single quantum well, Appl. Phys. Lett. 73, (1998) 1541
• [7] Bhattacharya P.: The relationship of the D-X centre in AlxGa1-xAs and other III-V alloys with the conduction band structure, Semicond. Sci. Technol., 3, (1988) 1145
• [8] As D.J., Epperlein P.W., Mooney P.M.: Deep electron traps in GaAs/n-AlxGa1-xAs single-quantum wells, J. Appl. Phys. 64, (1988), 2408
• [9] Reemtsma F.-H., Kugler S., Heime K., Schlapp W., Weimann G.: Deep levels in p-type AlGaAs/GaAs heterostuctures, J. Appl. Phys. 65, (1989) 2867
• [l0] Haddab Y., Py M.A., Buhlmann H.-J., Ilegems M.: Investigation on DX centres in modulation-doped field-effect transistor-type A10,3Ga0,7As/GaAs heterostructures using a Fourier-transform deep level transient spectroscopy system, J. Electr. Mat. 23, (1994) 1343
• [11J Takikawa M., Ozeki M.: Alloy fluctuation effect on electrical transition properties of DX centre observed with modified deep level transient spectroscopy, Jap. J. App. Phys. 24, (1985) 303
• [12] Ott M: Capabilites and realiability of LEDs and laser diodes, NASA Goddard Space Flight Center, [e-mail].
• [13] Criado J., Gomez A., Munoz E., Calleja E. : Deep level transient spectroscopy analysis of DX canters in AlGaAs and GaAsP, Appl Phys. Lett. 49, (1986) 1790
• [14] Kamiński P.: Grown-in deep-level defects in vapour phase epitaxial GaAS1-xPx, Electron Technol. 25, 3 (1992)
• [15] Kamiński P.: Application of deep-level transient spectroscopy for monitoring point defects in II-V semiconductors, Mat. Sci. Eng. B20, 221 (1993)