Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Technology and properties of low-pressure metalorganic vapour phase epitaxy grown InGaAs/AlInAs superlattice for quantum cascade laser applications

Badura M., Bielak K., Ściana B., Radziewicz D., Pucicki D., Dawidowski W., Żelazna K., Kudrawiec R., Tłaczała M.

Optica Applicata

|

2016

|

Vol. 46, nr 2

241--248

EN

Quantum cascade laser is one of the most sophisticated semiconductor devices. The active region of the quantum cascade laser consists of hundreds thin layers, thus the deposition precision is the most crucial. The main technique for the fabrication of quantum cascade laser structure is molecular beam epitaxy, however, the prevalence of metalorganic vapour phase epitaxy techniques in the fabrication of semiconductor structures causes a perpetual work on the improvement production of the entire quantum cascade laser structure by the metalorganic vapour phase epitaxy. The paper presents technological aspects connected with the metalorganic vapour phase epitaxy growth of InGaAs/AlInAs low-dimensional structures for quantum cascade laser active region emitting ~9.6 μm radiation. Epitaxial growth of superlattice made of InGaAs/AlInAs lattice matched to InP was conducted at the AIXTRON 3x2″ FT system. Optical and structural properties of such heterostructures were characterised by means of high resolution X-ray diffraction, photoluminescence, contactless electroreflectance and scanning electron microscope techniques. Epitaxial growth and possible solutions of structure improvements are discussed.

2

Scanning capacitance microscopy characterization of AIIIBV epitaxial layers

Szyszka A., Obłąk M., Szymański T., Wośko M., Dawidowski W., Paszkiewicz R.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 4

845--850

EN

The applicability of scanning capacitance microscopy (SCM) technique for chosen electrical properties characterization of AIIIBV structures fabricated by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) was examined. The calibration curves for quantitative characterization of doping levels in GaAs layers were created. The AlGaN/GaN/Si heterostructures for high electron mobility transistor fabrication and InGaAs tunnel junction for tandem solar cell characterization were presented. The crucial factors of measurement conditions which could influence the obtained results were also discussed.

3

Technologia epitaksji z wiązek molekularnych struktur laserów kaskadowych InAlAs/InGaAs/InP na pasmo średniej podczerwieni

Gutowski P., Pierściński K., Karbownik P., Morawiec M., Bugajski M., Sankowska I., Pierścińska D., Serebrennikova O., Pruszyńska-Karbownik E.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

14--18

PL

Prezentowana praca zawiera opis opracowania i optymalizacji technologii wzrostu heterostruktur kwantowych laserów kaskadowych emitujących promieniowanie z zakresu 9÷10 µm wykonanych w oparciu o układ materiałowy In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As oraz z zakresu 4÷5,5 µm bazujących na naprężonym skompensowanym obszarze aktywnym z In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As. Do wzrostu heterostruktur półprzewodnikowych wykorzystano technikę epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Dzięki tej metodzie wytworzono pełne struktury przyrządowe jak również obszary aktywne, przeznaczone do wzrostu falowodów z InP metodą epitaksji z fazy gazowej ze związków metalo-organicznych MOVPE. Przeprowadzono charakteryzację heterostruktur oraz przeprowadzono dyskusję stabilność i powtarzalność wykonanych procesów epitaksjalnych. Pomiary charakterystyk elektrooptycznych kwantowych laserów kaskadowych wykazały pracę impulsową w temperaturach powyżej 300K, co umożliwia zastosowanie ich w układach do detekcji śladowej ilości substancji gazowych.

EN

In this paper we present an optimization of growth process technology of quantum cascade lasers (QCL). Heterostructures were based on a lattice matched active region grown of In0.52Al.0.48As/In0.53Ga0.47As with emitting range of 9÷10 µm or, alternatively, a strain compensated active region of In0.36Al.0.64As/In0.68Ga0.32As emitting in 4÷5,5 µm range. For growing the laser heterostructures, solid state molecular beam epitaxy (MBE) was used. This method allows to grow full laser heterostructures and also the active regions for the regrowth of InP waveguide by metalo-organic vapor phase deposition (MOVPE). The characterization of achieved structures parameters and discussion about the growth processes stability and reproducibility is presented. Electro-optical measurements of the quantum cascade lasers demonstrate their operation in the temperature higher than 300 K in the pulse mode, which gives possibility to use such devices in trace gas sensing.

4

Analiza falowodów ze związków InGaAs, InAlAs i InP dla laserów kaskadowych emitujących w zakresie średniej podczerwieni

Pruszyńska-Karbownik E., Gutowski P., Karbownik P., Sankowska I., Bugajski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

23--27

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych falowodów laserów kaskadowych emitujących promieniowanie o długości fali ok. 5 μm. Rozważano niesymetryczne falowody zawierające podłoże z InP oraz warstwy InGaAs i InAlAs dopasowane sieciowo do InP projektowane do wytworzenia poprzez wzrost epitaksjalny przy wykorzystaniu wyłącznie epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Wyznaczono teoretyczne wartości współczynnika przekrycia pola elektrycznego i obszaru czynnego oraz strat modów poprzecznych dla różnych grubości poszczególnych warstw falowodowych oraz ilości periodów obszaru czynnego. Uzyskane wyniki obliczeń zostały zweryfikowane dla jednej z rozważanych konstrukcji falowodu poprzez porównanie wyznaczonego teoretycznego rozkładu promieniowania w polu dalekim z rozkładem wyznaczonym eksperymentalnie przy użyciu szerokokątnego profilometru goniometrycznego. Względna różnica pomiędzy szerokościami połówkowymi rozkładów teoretycznego i doświadczalnego wyniosła 3,5%.

EN

In this paper, we present results of numerical calculations of quantum cascade laser waveguides emitting radiation with a wavelength of approx. 5 μm. Asymmetric waveguides containing InP substrate and InGaAs and InAlAs lattice matched to InP have been considered. The waveguides have been designed to be manufactured by using molecular beam epitaxy (MBE). We have determined theoretical values of confinement factor and loss of transverse modes for different thicknesses of each waveguide layer. The results of calculations have been verified for one waveguide design by comparing calculated far-field distribution with experimental distribution measured by using a wide-angle goniometric profiler. The relative difference between full width at half maximum of both distributions is 3,5%.

5

Technologia LP-MOVPE heterostruktur InGaAs/InP do konstrukcji kwantowych laserów kaskadowych

Badura M., Bielak K., Ściana B., Radziewicz D., Pucicki D., Dawidowski W., Tłaczała M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

34-36

PL

Kwantowe lasery kaskadowe (QCLs), tzw. lasery unipolarne, które emitują fale o długości z zakresu okna atmosferycznego 3…5 μm, wymagają zastosowania układu materiałowego o dużej nieciągłości pasma przewodnictwa i bardzo dobrej przewodności cieplnej. Wymagania te spełnia układ materiałowy InGaAs/AlInAs/InP. W pracy przedstawiono wyniki badań związanych z epitaksją związków potrójnych InGaAs, dopasowanych sieciowo do InP, przy zastosowaniu niskociśnieniowej metody MOVPE. Pierwszym etapem badań było opracowanie kinetyki wzrostu niedomieszkowanych warstw In- GaAs, dopasowanych sieciowo do InP. Otrzymane warstwy wykazały bardzo dobre właściwości optyczne, co zostało potwierdzone wynikami pomiarów fotoluminescencji. Morfologia tych warstw, badana przy użyciu mikroskopu AFM, wykazała tarasowy wzrost typu „step-flow” i atomową gładkość powierzchni. Kolejnym etapem prowadzonych badań są prace technologiczne związane z domieszkowaniem heterostruktury InGaAs/InP krzemem.

EN

Quantum cascade lasers (QCL) so-called unipolar lasers, which emit light with wavelength at range of atmospheric window 3÷5 μm, require construction from the material system with sufficient conduction band discontinuity and high thermal conductivity. Such requirements are fulfilled by InGaAs/AlInAs/InP. In these paper are shown results of investigation of metalorganic vapor phase epitaxy of ternary alloy InGaAs lattice matched to InP. Grown layers have good optical properties, what is confirmed by photoluminescence measurements. Surface morphology of described samples tested by AFM exhibits step-flow growth and atomic scale surface smoothness. The next stage of ours research will be focused on n-type doping of InGaAs/InP heterostructure with SiH4 as a dopant source.

6

Thermal management of GaInNAs/GaAs VECSELs

Sokół A. K., Sarzała R. P.

Opto-Electronics Review

|

2013

|

Vol. 21, No. 2

191-198

EN

Different methods used to reduce temperature increase within the active region of vertical-external-cavity surface-emitting lasers (VECSELs) are described and compared with the aid of the self-consistent thermal finite-element method. Simulations have been carried out for the GaInNAs/GaAs multiple-quantum-well (MQW) VECSEL operating at room temperature at 1.31 µm. Main results are presented in form of "thermal maps" which can be simply used to determine maximal temperature of different structures at specified pumping conditions. It has been found that these maps are also appropriate for some other GaAs-based VECSELs and can be very helpful especially during structure designing. Moreover, convective and thermal radiation heat transfer from laser walls has been investigated.

7

Influence of a charge region on the operation of InGaAs/InAlAs/InP avalanche photodiodes

Jurenczyk J, Zak D, Kaniewski J

Optica Applicata

|

2013

|

Vol. 43, nr 1

39--46

EN

Avalanche photodiodes (APDs) operating at 1.55 μm wavelength are used in many different applications. Therefore, specialized devices with modified electrical characteristics are often strongly needed. In order to design and produce such structures, advanced modeling techniques and computer aided design (CAD) software are utilized. In the paper, modeling results of avalanche photodiodes with separated regions of absorption, grading, charge and multiplication (SAGCM) are presented. Simulations of diode structures were performed using APSYS software developed by Crosslight. Extensive calculations allowed for the detailed analysis of individual regions of the device and the determination of their influence on diode characteristics. Simulations showed a pronounced influence of the charge region on characteristics and performance of the device. Changes of the doping level of this layer exhibited strong modification in the band-to-band tunneling effect. Simultaneously it influenced the characteristics related to the Zener effect and carrier transport.

8

Kwantowy (2DEG) czujnik pola magnetycznego z pseudomorficzną warstwą aktywną In0,52Al0,48As/In0,8Ga0,2As na podłożu (411)A InP

Przesławski T., Wolkenberg A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 1

55-61

PL

Opisano koncepcję nowej generacji czujników Halla wykorzystujących półprzewodnikowe studnie kwantowe wypełnione 2DEG. Technologie MBE, MOCVD umożliwiają kontrolę parametrów rosnących warstw oraz wytwarzanie tzw. struktur pseudomorficznych - mechanicznie naprężonych na granicy z sąsiednimi warstwami i nie przekraczających grubości krytycznej. Podano właściwości elektryczne oraz charakterystyki różnych parametrów, które mogą być odpowiednio kształtowane (inżynieria przerwy zabronionej, inżynieria funkcji falowych). Wymienione zalety tej struktury heterozłączowej w połączeniu ze wzrostem na podłożu (411 )A InP powinny znacznie poprawić właściwości transportowe ładunków elektrycznych. Czujniki Halla wykorzystujące struktury pseudomorficzne mogą w najbliższej przyszłości wyprzeć z wielu zastosowań tradycyjne hallotrony.

EN

There was described new concept of Hall sensors with fulfilled quantum wells by 2DEG. MBE and MOCVD technology allow control of the growing layers (channel and barrier) and therefore also to make pseudomorphic structures mechanic strained on the frontier between neighbor layers and with it thickness lower as critical. It was described different properties and parameters which can be shaped using energy gap and wave function engineering. All values of these structures together with growth on (411)A InP (super- flat interfaces - significant reduction of the interface roughness scattering charge carrier of 2DEG, enhanced electron mobility) must to bring enormous increase of transport parameters of charge carriers. Such Hall sensors can push out in the future the classical Hall sensors with thin layer structure.

9

Deep centers in InGaAs/InP layers grown by molecular beam epitaxy

Kowalczyk A. E., Ornoch L., Muszalski J., Kaniewski J., Bąk-Misiuk J.

Optica Applicata

|

2005

|

Vol. 35, nr 3

457-463

EN

The deep level transient spectroscopy (DLTS) method was applied to study deep centers in lattici mismatched InGaAs/InP layers grown by molecular beam epitaxy. The composition and the strair state of the layers were determined using X-ray diffraction technique. Electron trap with therma; activation energy Ec - (0.06 + 0.03) eV and electron capture cross-section b(beta)e = 9.0x10-19 cm-2 have been detected in In0.524Ga0.476As layers being under tensile strain. Additionally two other centers with thermal activation energy Ec - (0.10 š 0.02) eV, and Ec - (0.48 š 0.02) eV have been revealed in In0.533Ga0.467As/InP layers subjected to small compressive strain. The electron capture cross-sections of these traps, determined from emission processes, are equal to be = 6.7x10-18 cm-2 and be= 1.6x10-14 cm-2, respectively. Due to temperature stresses, defect states in the In0.533Ga0.467As/InP layers are modified and the center Ec - (0.06 š 0.03) eV is created. This center is identical to that observed in In0.524Ga0.476gAs layers, as it has been confirmed by electron capture process measurements. The Ec - (0.06 š 0.03) eV state exhibits a point-like defect character.

10

Reciprocal lattice mapping of InGaAs layers grown on InP (001) and GaAs (001) substrates

Bąk-Misiuk J., Kaniewski J., Domagała J., Regiński K., Adamczewska J., Trela J.

Opto-Electronics Review

|

1999

|

Vol. 7, No. 2

107-112

EN

The structure of surfaces of InGaAs(InAs) layers grown on InP(001) and GaAs(001) by molecular beam epitaxy (MBE) was studied by high-resolution X-ray diffractometry. The reciprocal lattice mapping and the rocking cuvre technique were used to determine distribution of misfit dislocations in the layers. Directional dependence of dislocation density in InGaAs strained layers grown at two-dimensional (2D) grownth mode was observed. It was found that anisotropic distribution of dislocations in the InGaAs layers resulted from development via bending in the interface plane of dislocations present in the InP substrate. Simultaneously, homogeneous distribution of dislocations in relaxed InAs layers, grown on InP as well as GaAs substrates, has been detected. At the initial stage these epitaxial layers were grown due to tree-dimensional (3D) island mode. The reriprocal lattice maps confirm that coalescence of islands during the epitaxy generates dislocations that in turn homogeneously distribute in the layer. It seems that the growth mode rather than lattice mismatch determines density of dislocations in InAs epitaxial layers grown on InP and GaAs substrates. However, lattice mismatch influences relaxiation process in lattice-mismatched layers. Transport properties of relaxed InAs layers strongly depend on growth temperature.