Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stan badań nad laserami kaskadowymi na zakres średniej podczerwieni w ITE

Bugajski M., Sobczak G., Pierścińska D., Michalak K., Gutowski P., Janus K., Pierściński K., Branas J., Kuzmicz A., Chmielewski K., Sankowska I.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 8

35--38

PL

W artykule omówione zostaną paramery laserów kaskadowych wutwarzanych w Instytucie Technologii Elektronowej. Wskazane zostaną obszary w których lasery wytwarzane w kraju mogą konkurowac z podobnymi przyrządami wytwarzanymi za granicą.

EN

The paper describes the status of technology of mid-IR quantum cascade lasers (QCLs) based on GaAs/AlGaAs and InAlAs/InGaAs/InP material system developed at the Institute of Electron Technology. Two main types of lasers were investigated. First, was based on lattice matched active region designed for wavelengths of λ=9.0 μm-10.0 μm. The second, was based on strain-compensated active region designed for wavelengths of λ=4.5 μm-5.5 μm. Basic characteristics and parameters of all types of lasers are discussed. Possible applications in which the lasers developed at ITE can compete with those available on world market are indicated.

2

Wykrywalność detektorów średniej podczerwieni wykonanych z supersieci InAs/GaSb

Ciura Ł., Kolek A., Czuba K., Jureńczyk J., Jasik A., Sankowska I., Kaniewski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

10--13

PL

W artykule rozważono wpływ różnych typów szumów na wykrywalność detektora średniej podczerwieni wykonanego z supersieci InAs/GaSb. W rozważaniach uwzględniono wpływ układów polaryzacji i wzmacniania sygnału oraz różne rodzaje szumów występujące w detektorze. Wykrywalność detektora wyznaczono z uwzględnieniem szumu 1/f, szumu układu wzmacniania, szumu śrutowego i termicznego.

EN

This paper concerns the influence of various noise mechanisms on detectivity of midwavelength infrared detectors made of InAs/GaSb superlattice. Measurements and amplifying setup of the signal was been shown. The article provide basic characterization of the noise types which occur in infrared detectors. The real detectivity of the detector was been calculated taking into account various noise: 1/f noise, amplifying system noise, thermal noise, and finally shot noise.

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

Detektory supersieciowe InAs/GaSb : wybrane aspekty technologii wytwarzania

Czuba K., Sankowska I., Jasik A., Jureńczyk J., Papis-Polakowska E., Kaźmierczak P., Kaniewski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 9

3--9

PL

Specyficzne własności supersieci II rodzaju (T2SL) z InAs/GaSb mogą spowodować w przyszłości dominację tego materiału w produkcji detektorów podczerwieni. Istotnym argumentem stosowania detektorów na bazie supersieci stanowi fakt, że ze względu na zagrożenie dla środowiska w najbliższych latach przewiduje się stopniową eliminację rtęci (Hg) i kadmu (Cd) z technologii półprzewodnikowych. Ciągła poprawa jakości podłóż i materiału supersieci, konstrukcji detektorów oraz technik „processingu” połączona z poznaniem fundamentalnych procesów fizycznych pozwalaja obecnie na wytwarzanie przyrządów dyskretnych i matryc pracujących w obszarze widmowym średniej, dalekiej i bardzo dalekiej podczerwieni. W pracy przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat detektorów T2SL oraz przedyskutowano przyczyny degradacji ich parametrów.

EN

InAs/GaSb type-II superlattices (T2SL) have the potential to become main material used in production of infrared detection and imaging devices. Mostly due to their properties such as easy bandgap engineering or suppression of Auger processes. Moreover, the use of mercury and cadmium, most commonly used elements in present photodetectors, is being more and more restricted due to environmental and health hazards. In this work, selected aspects of T2SL detectors technology have been described.

5

Detektory na bazie supersieci II rodzaju InAs/GaSb dla zakresu promieniowania średniej podczerwieni

Kaniewski J., Jasik A., Sankowska I., Czuba K., Papis-Polakowska E., Jureńczyk J., Sakowicz M., Regiński K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 8

27--34

PL

Fotodetektory średniej podczerwieni wykorzystywane są w wielu zastosowaniach, np. wojskowych, medycznych czy przemysłowych. W ostatnich latach supersieci II rodzaju InAs/GaSb wykazały ogromny potencjał pozwalający na zastąpienie powszechnie wykorzystywanych przyrządów bazujących na HgCdTe. Niestety pomimo starań wielu grup badawczych nadal nie udało się w pełni wykorzystać ich możliwości. W pracy zaprezentowano obecny stan technologii wytwarzania fotodetektorów na bazie supersieci II rodzaju InAs/GaSb, pracujących w zakresie od 3 do 5 μm, w Instytucie Technologii Elektronowej (ITE). Opisane zostały kolejne etapy: krystalizacja supersieci, charakteryzacja struktur epitaksjalnych, technologia przyrządów oraz charakteryzacja elektryczna i optyczna detektorów. Na koniec porównano uzyskane parametry użytkowe fotodetektorów dostępnych komercyjnie i wytwarzanych w ITE.

EN

Mid-infrared photodetectors are used in many industrial, medical and military applications. In recent years type II InAs/GaSb superlattices have shown great potential, which could allow them to substitute commonly used HgCdTe devices. Despite the effort of many research groups full capabilities of this material have not been utilized yet. In this paper an overview of type II InAs/GaSb photodetector (3–5 μm) technology in Institute of Electron Technology (IET) is presented. The following stages have been described: epitaxy of superlattices, characterization of epitaxial structures, processing and characterization of devices. At the end parameters of photodetectors manufactured in IET have been compared with those of commercially available devices.

6

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%.

7

Półprzewodnikowe lasery dyskowe - korzyści z inżynierii przerwy wzbronionej

Muszalski J., Broda A., Jasik A., Wójcik-Jedlińska A., Sankowska I., Kubacka-Traczyk J., Trajnerowicz A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

143-146

PL

Półprzewodnikowe lasery dyskowe, dzięki połączeniu osiągnięć w dziedzinie konstrukcji otwartych rezonatorów właściwych dla laserów na ciele stałym i współczesnych technologii półprzewodnikowych, pozwalają na konstrukcję emiterów o unikatowych własnościach. Doskonała jakość wiązki gaussowskiej, praca na pojedynczym modzie podłużnym, duża moc, od kilku do kilkudziesięciu watów, i jednocześnie elastyczność inżynierii przerwy wzbronionej determinującej długość fali emisji czynią lasery te szczególnie atrakcyjnymi źródłami emisji koherentnej. W artykule przedstawione zostały właściwości półprzewodnikowych laserów dyskowych i wyniki prac badawczych prowadzonych w Instytucie Technologii Elektronowej.

EN

Semiconductor Disc Lasers profit both from know-haw of the solid state laser resonator set-ups and modern semiconductor epitaxial technology. Excellent optical quality of emitted Gaussian beams, single mode operation, high power ranging from single to tenths of Watts and the flexibility of the band gap engineering of the emission wavelength makes them particularly suitable in very demanding application were no other source exists. In his paper a review on the Semiconductor Disk laser will be provided and the experimental data of the research carried on in Institute of Electron Technology will be presented.

8

Charakterystyki mocy lasera VECSEL w funkcji relaksacji sieci krystalicznej

Jasik A., Sankowska I., Broda A., Kubacka-Traczyk J., Trajnerowicz A., Wójcik-Jedlińska A., Muszalski J., Wasiak M., Sokół A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

81-84

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki badań wpływu naprężenia sieci struktury lasera z pionową wnęką rezonansową VECSEL (vertical external cavity surface emitting laser) na jego własności. Badane były struktury z różną liczbą studni kwantowych w obszarze aktywnym. Pozostałe parametry były stałe. Naprężenie w strukturze określane było na podstawie pomiarów map węzłów sieci odwrotnej wykonanych wokół dwóch refleksów: 004 i -2-24. Stwierdzono, że stopień relaksacji sieci w zależności od liczby studni kwantowych można opisać za pomocą funkcji liniowej. Z porównania wyników numerycznych i eksperymentalnych wynika, że dyslokacje niedopasowania są źródłem rekombinacji niepromienistej, silnie wpływającym na redukcję mocy wyjściowej z lasera. Biorąc za kryterium oceny jakości lasera moc zewnętrzną, określiliśmy optymalną liczbę studni kwantowych w obszarze aktywnym równą 12, co jest związane z relaksacją sieci równą 27%. Stosując diament jako medium rozpraszające ciepło, uzyskaliśmy maksymalną moc równą 4,5 W.

EN

We have investigated the influence of strain built into the periodic gain structure of Vertical External Cavity Surface-Emitting Lasers on the laser properties. Laser structures with different numbers of quantum wells (QWs) in the active region were grown using molecular beam epitaxy. The strain was analyzed by reciprocal space maps taken around two reflections of 004 and -2-24. It was found that the dependence of strain relaxation caused by misfit dislocation on the number of quantum wells can be described by a linear function. Fitting the numerical simulations to the experimentally-obtained output power characteristics revealed that misfit dislocations are the non-radiative recombination defects and are responsible for suppressing output power. Taking as a criterion the output power, we determined the optimal number of QWs as 12 and the maximal tolerable relaxation value as 0.27 for InGaAs/GaAs VECSEL structures with uniformly distributed quantum wells in a microcavity. Using diamond heat spreader bonded to the laser surface we obtained output power of 4.5 W.

9

Epitaksja struktur laserów kaskadowych

Gutowski P., Sankowska I., Kubacka-Traczyk J., Gołaszewska-Malec K., Bugajski M., Grzonka J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 11

31-33

PL

W artykule opisano wzrost struktur kwantowych laserów kaskadowych, wykonanych w czterech różnych wariantach konstrukcji falowodu, przy wykorzystaniu tego samego schematu budowy obszaru aktywnego. Każda z konstrukcji falowodu została zasymulowana z wykorzystaniem modelu Drudego- Lorentza. Trzy z nich, które otrzymane zostały wyłącznie przy pomocy metody epitaksji z wiązek molekularnych, zostały poddane szczegółowej analizie. Charakteryzację struktur wykonano za pomocą wysokorozdzielczej dyfrakcji Rentgenowskiej (HRXRD), transmisyjnego mikroskopu skaningowego (TEM) oraz mikroskopu sił atomowych (AFM). Pozwoliło to na określenie parametrów wzrostu obszaru aktywnego lasera. Zaprezentowano porównanie parametrów wykonanych struktur laserów kaskadowych pokazało trudności w uzyskaniu dobrej jakości grubych warstw falowodowych InAlAs. Uzyskane struktury laserów kaskadowych charakteryzowały się dobrą precyzją i powtarzalnością wykonania.

EN

In this work we present molecular beam epitaxial growth of the quantum cascade lasers heterostructures with the same active region but four waveguide constructions, with increasing difficult level and device performance. Each design was calculated using Drude-Lorentz model, but only first three structures were presented in this work. Structure quality was measured based on High Resolution X-Ray Diffraction measurement. Also Transmission Scanning Microscopy and Atomic Forces Microscopy was used to determinate the active region superlattice interfaces and surface roughness. Suitable comparison of the structures show difficult in InAlAs growth of thick waveguide layers. High quality and precision, with good reproducibility of QCL structures was shown.

10

Multi-step interrupted-growth MBE technology for GaAs/AlGaAs (~9.4 µm) room temperature operating quantum-cascade lasers

Kosiel K., Kubacka-Traczyk J., Sankowska I., Szerling A., Gutowski P., Bugajski M.

Opto-Electronics Review

|

2012

|

Vol. 20, No. 3

239-246

EN

In order to adjust the highly controllable and optimum growth conditions, the multi-step interrupted-growth MBE processes were performed to deposit a series of GaAs/Al₀.₄₅Ga₀.₅₅As QCL structures. The additional calibrations of MBE system were carried out during the designed growth interruptions. This solution was combined with a relatively low growth rate of active region layers, in order to suppress the negative effects of elemental flux instabilities. As a result, the fabricated QCL structures have yielded devices operating with peak optical power of ~12 mW at room temperature. That is a better result than was obtained for comparable structures deposited with a growth rate kept constant, and with the only initial calibrations performed just before the epitaxy of the overall structure.

11

Struktury detektora podczerwieni na bazie supersieci II rodzaju ze związków InAs/GaSb

Kaniewski J., Jasik A., Regiński K., Sankowska I., Pierścińska D., Pierściński K., Papis E., Wawro A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

18-21

PL

W artykule przedstawiono aktualny stan technologii detektorów podczerwieni na bazie supersieci II-rodzaju ze związków InAs/GaSb. Detektory te wytwarzane są metodą epiaksji z wiązek molekularnych MBE w Instytucie Technologoii Elektronowej (ITE) w Warszawie.

EN

Present state of technology of infrared detectors based on InAs/GaSb type-II superlattice is presented. Detectors of this type are fabricated by molecular beam epitaxy MBE at the Institute of Electron Technology (IET) in Warsaw.

12

Kwantowe lasery kaskadowe na zakres średniej podczerwieni

Kosiel K., Szerling A., Bugajski M., Karbownik P., Pruszyńska-Karbownik E., Sankowska I., Kubacka-Traczyk J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 10

15-18

PL

Prezentujemy systematyczny rozwój naszych prac nad technologią laserów kaskadowych AlGaAs/GaAs. W wyniku zastosowania właściwych rozwiązań konstrukcyjnych oraz udoskonalenia procesów wytwarzania przyrządów, otrzymaliśmy lasery działające w temperaturze pokojowej, które ostatnio zdały test w ramach prototypowego układu detekcji śladowych ilości substancji gazowych.

EN

We present a systematic development of our works on technology of AlGaAs/GaAs quantum-cascade lasers. As a result of appropriate constructional solutions as well as improvement of device fabrication processes we have obtained the room-temperature operating lasers. These devices have recently passed the test as mid-infrared sources within prototype gas trace detection system.

13

Problemy epitaksji antymonków grupy III-V

Jasik A., Regiński K., Sankowska I., Kubacka-Traczyk J., Jakieła R., Kaniewski J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 10

90-92

PL

W pracy przedstawiono wyniki dotyczące optymalizacji technologii epitaksji z wiązek molekularnych związków antymonkowych oraz supersieci drugiego rodzaju. Kluczowym w procesie wzrostu warstw GaSb były dwa etapy: wygrzewanie podłoża poprzedzające wzrost oraz studzenie struktury po zakończonym wzroście. Istotnym problemem okazało się zanieczyszczanie warstw antymonkowych arsenem. W wyniku badań wpływu obszaru międzyfazowego na jakość SL II rodzaju otrzymano krzywą kalibracyjną, która pozwala uzyskać SL 10 ML InAs/10 ML GaSb dopasowaną sieciowo do podłoża GaSb.

EN

We present the results of the growth optimization of both GaSb and related compounds and type-II superlattices grown by molecular beam epitaxy. The key issues in the epitaxial growth of GaSb layers were an annealing of a substrate before growth and post-growth cooling of a structure. A crucial problem of GaSb layer growth is its arsenic contamination. We have investigated the influence of interface type on the ąuality of type-II SL. We received a calibration curve, which allows to obtain the lattice matched of 10 ml InAs/10 ML GaSb superlattice.

14

GaAs/AlGaAs (~9.4 žm) quantum cascade lasers operating at 260 K

Bugajski M., Kosiel K., Szerling A., Kubacka-Traczyk J., Sankowska I., Karbownik P., Trajnerowicz A., Pruszy E., Pierciński K., Pierścińska D.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2010

|

Vol. 58, nr 4

471-476

EN

The fabrication of Quantum Cascade Lasers (QCLs) emitting at 9.4 um is reported. The devices operated in pulsed mode at up to 260 K. The peak powers recorded in 77 K were over 1 W, and the slope efficiency 0.5–0.6 W/A per uncoated facet. This has been achieved by the use of GaAs/Al0.45Ga0.55As heterostructure, with 3QW anticrossed-diagonal design originally proposed by Page et al. [1]. Double plasmon planar confinement with Al-free waveguide has been used to minimize absorption losses. The double trench lasers were fabricated using standard processing technology, i.e., wet etching and Si3N4 for electrical insulation. The QCL structures have been grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE), with Riber Compact 21T reactor. The stringent requirements – placed particularly on the epitaxial technology – and the influence of technological conditions on the device structure properties are presented and discussed in depth.

15

Interface influence on structural properties of InAs/GaSb type-II superlattices

Kubacka-Traczyk J., Sankowska I., Kaniowski J.

Optica Applicata

|

2009

|

Vol. 39, nr 4

875-879

EN

Theoretical studies of interface impact on structural properties of InAs/GaSb type-II superlattices were carried out. Multilayer structures used for mid-infrared detection were considered. The superlattices examined consisted of 190 pairs of 9 monolayers (MLs) of InAs and 10 MLs of GaSb. Both types of interfaces, i.e., "GaAs-like" as well as "InSb-like", were analyzed. The simulations were performed using dynamical theory of diffraction for different thicknesses of interface layers. The lattice mismatch was extracted from X-ray diffraction profiles. The analysis performed shows that the strain-balanced InAs/GaSb superlattice can be optimized by using thin InSb-like or GaAs-like interface layers simultaneously.