Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм

Никитина, Екатерина Викторовна

Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Никитина, Екатерина Викторовна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм»

Автореферат диссертации на тему "Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. А.Ф.ИОФФЕ

Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках ОаАэ, излучающие на длине волны 1.3 мкм.

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе Российской Академии наук.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук Устинов Виктор Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Сейсян Рубен Павлович

доктор физико-математических наук

Фирсов Дмитрий Анатольевич

Ведущая организация: «Институт аналитического приборостроения РАН», Санкт-Петербург

диссертационного совета К 002.205.02 при Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 26.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН

Защита состоится «./>> ¿/¿¿>/¿14 2006г. в часов на заседании

Автореферат разослан «/ г

Ученый секретарь диссертационного совета Кандидат физ.-мат. наук

Куликов Г.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

В последнее время широкое распространение получили волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). В ВОЛС передача информации осуществляется с помощью модулированного оптического сигнала, распространяющегося по оптическому волноводному волокну. Этот вид связи, по сравнению с традиционными электрическими проводными и беспроводными системами, характеризуется более высокой помехозащищенностью, слабым затуханием сигнала и высокой скоростью передачи, а также большой информационной емкостью благодаря возможности использования нескольких несущих длин волн.

Перечисленные достоинства ВОЛС, в сочетании с успехами в аппвратной реализации, привели к их полному доминированию в системах сверхдальней (межконтинентальной) и дальней (сотни километров) связи. В последнее время также значительно возрос интерес к использованию ВОЛС и в системах меньшей дальности, таких как кабельное телевидение, телефония, локальные вычислительные сети и т.д. [1]. Постоянное возрастание потока передаваемой информации приводит к необходимости дальнейшего совершенствования аппаратуры ВОЛС, прежде всего источников оптического излучения.

Для использования в ВОЛС требуются высокомощные одномодовые полупроводниковые лазеры. Узкий спектральный характер лазерного излучения обеспечивает минимизацию хроматической дисперсии и позволяет реализовать передачу нескольких неперекрывающихся сигналов на разных длинах волн в пределах одного окна прозрачности волокна. Высокая излучаемая мощность позволяет увеличить дальность связи без использования ретранслятора, а пространственно-одномодовый характер излучения обеспечивает эффективный ввод в одномодовое оптическое волокно.

Для передачи информации в современных ВОЛС используются три спектральных окна вблизи длин волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Диапазону длин волн около 1.55 мкм соответствует наименьшее затухание, что позволяет использовать его в системах ВОЛС большой дальности. Помимо затухания сигнала в оптическом волокне, дальность передачи, а также скорость модуляции, определяются хроматической дисперсией оптического волокна, т.е. спектральной зависимостью скорости распространения сигнала от длины волны, приводящей к размытию импульсов передаваемого оптического сигнала. Передача на длине волны, соответствующей минимуму дисперсии, позволяет увеличить информационную емкость

3 [иос. НАЦИОНАЛЬНАЯ

библиотека

С.-Петербург

ОЭ 200£.кт

канала связи. В стандартном одномодовом волокне минимуму дисперсии отвечает длина волны 1310 нм, лежащая в пределах второго окна прозрачности. Таким образом, использование лазерных источников, излучающих в спектральном диапазоне около 1.3 мкм, позволит реализовать высокоскоростную (>10 Гбит/сек) передачу информации на расстояния средней дальности, до нескольких десятков километров.

Разработка мощных пространственно-одномодовых лазерных диодов диапазона 1.3 мкм в настоящее время является актуальной научно-технической проблемой.

До настоящего времени для создания лазерных излучателей на длину волны 1.3 мкм, так же как и 1.55 мкм, использовались гетероструктуры на основе материалов InGaAsP/InP или InGaAIAs/InP. Существенным недостатком InGaAsP/InP гетероструктур является сильная температурная чувствительность характеристик [2], обусловленная малыми разрывами зон на гетерограницах, достижимыми в этих материалах, и низкой теплопроводностью четырехкомпонентного твердого раствора.

Перспективными источниками излучения для BOJ1C являются вертикально-излучающие лазеры (ВИЛ). Они обладает существенными преимуществами перед лазерами, излучающими с торца. В частности, симметричная форма и меньшая расходимость светового пучка позволяют увеличить эффективность ввода излучения в волокно, а групповая технология изготовления и возможность автоматического тестирования непосредственно на полупроводниковой пластине уменьшают стоимость лазерного диода. ВИЛ диапазона 0.85 мкм были разработаны и реализованы в системе материалов AlGaAs/GaAs с использованием высококонтрастных Брэгговских отражателей Al(Ga)As/GaAs или AlGaO/GaAs. Однако реализация ВИЛ больших длин волн, таких как 1.3 и 1.55 мкм, на основе InGaAsP/InP или InGaAIAs/InP структур затруднена малыми скачками показателя преломления, достижимыми в этих материалах.

Таким образом, разработка активной области лазерных диодов на подложках GaAs, пригодной для создания, как торцевых лазеров, так и ВИЛ диапазона 1.3 мкм, является актуальной задачей. В качестве объекта исследования нами были выбраны пространственно-одномодовые инжекционные лазеры на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм.

В настоящее время для достижения длины волны излучения 1.3 мкм на подложках GaAs используются два основных подхода: самоорганизующиеся квантовые точки (КТ) In(Ga)As/GaAs [3, 4], получаемые с использованием эффекта спонтанного формирования

трехмерных островков при эпитаксии решеточно-рассогласованных материалов и 1пОаАзЫ квантовые ямы [5].

Использование как квантовых точек 1п(Оа)А$, так и квантовых ям М/аЛвЫ в качестве активной области лазерных диодов может привести к улучшению характеристик по сравнению с лазерами на 1пР, например, к улучшению температурной стабильности, снижению порогового тока, увеличению выходной мощности в пространственно-одномодовом режиме [6]. Однако, пространственно-одномодовые лазеры с КТ или азотсодержащими квантовыми ямами, необходимые для применения в ВОЛС, к настоящему времени оставались недостаточно изученными, а их приборные характеристики заметно уступали существующим аналогам на 1пР.

Целями настоящей работы являются

• Создание и исследование характеристик пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложке ОэАб, излучающих в диапазоне 1.3 мкм, с квантовыми точками 1п(Оа)Ая и квантовыми ямами ЫЗаАзИ в активной области.

• Определение возможных путей оптимизации активной области лазеров с ЬваАзК квантовой ямой

Для достижения поставленных целей в ходе работы решались следующие основные задачи:

• Определение факторов, ограничивающих оптическое усиление лазерного диода с активной областью на основе КТ, и разработка методов, позволяющих повысить оптическое усиление активной области.

• Оптимизация конструкции активной области на основе самоорганизующихся КТ 1п(Са)АБ с целью уменьшения пороговой плотности тока, повышения дифференциального эффективности, КПД и выходной оптической мощности в пространственно-одномодовых лазерах, излучающих на длине волны 1.3 мкм.

• Определение факторов, влияющих на приборные характеристики пространственно-одномодовых лазеров с КЯ ГпОаАзЫ в активной области.

• Оптимизация конструкции активной области на основе квантовой ямы ГпОаАБЫ и конструкции самого лазерного диода, излучающего на длине волны 1.3 мкм, с целью уменьшения пороговой плотности тока, повышения дифференциальной эффективности и выходной оптической мощности.

• Определение факторов, определяющих сдвиг длины волны генерации в лазерном диоде с активной областью на основе КТ 1п(Са)Аз при высокотемпературном отжиге структуры, и разработка методов,

позволяющих управляемо изменять длину волны в широком спектральном диапазоне.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Использование квантовых точек 1п(Оа)Аз/ОаАз в активной области лазерной структуры позволяет реализовать низкопороговые и высокомощные пространственно-одномодовые лазерные диоды на подложке ОаАв, излучающие на длине волны около 1.3 мкм.

• Использование напряженных квантовых ям 1пСаАзК в активной области лазерной структуры позволяет реализовать высокомощные пространственно-одномодовые лазерные диоды на подложке СаАв, излучающие на длине волны около 1.3 мкм.

• Использование четверного соединения ГлСаАвЫ, согласованного по ^ параметру решетки с СаАв, в качестве барьеров, окружающих напряженную квантовую яму 1пОаАзЫ, позволяет улучшить пороговые характеристики лазеров диапазона длин волн около 1.3 мкм.

• Высокотемпературный отжиг лазерных диодов с КТ 1п(Са)Аз позволяет управлять длиной волны генерации в диапазоне длин волн от 1.29 до 0.93 мкм без ухудшения пороговых характеристик.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

• Всесторонне исследованы факторы, влияющие на величину насыщенного усиления в лазерных диодах с активной областью на основе КТ.

• Впервые показана возможность использования КТ 1п(Са)Аз в качестве активной области низкопороговых, высокомощных пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложках ОаАв при длине волны излучения 1.3 мкм.

• Впервые показана возможность использования квантовых ям 1гЮаАзМ в качестве активной области высокомощных пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложках ОэАб при длине волны излучения 1.3 мкм.

• Обнаружен эффект подавления влияния поверхностной рекомбинации <на характеристики лазеров на основе квантовых ям ГпОаАзТЧ.

• Выявлена возможность получения практически симметричного выходного пучка для лазерного диода с гребешковой конструкцией волновода.

• Произведено всестороннее сравнение характеристик пространственно-одномодовых лазерных диодов с КТ 1п(Са)А5 и КЯ 1пОаАзЫ в активной области, а также их сравнение с характеристиками лазера на основе 1пР.

• Впервые изучено влияние окружающих барьерных слоев на приборные характеристики лазерных диодов с напряженной квантовой ямой InGaAsN в активной области.

• Впервые показана возможность управления длиной волны излучения лазерных диодов с КТ In(Ga)As с помощью высокотемпературного отжига.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней:

• Достигнуты рекордно-низкие значения порогового тока для пространственно-одномодовых лазеров гребешковой конструкции волновода (1.4 мА для лазера с двумя рядами КТ In(Ga)As в активной области).

• Получены рекордно-высокие значения внешней дифференциальной эффективности (75%) и КПД (42%) для пространственно-одномодовых лазеров диапазона 1.3 мкм на основе квантовых точек In(Ga)As.

• Получены рекордно-высокие значения выходной мощности для пространственно-одномодовых лазеров диапазона 1.3 мкм на основе квантовых точек In(Ga)As: 120 мВт в непрерывном и 280 мВт в импульсном режимах.

• Достигнуты рекордно-высокие значения выходной мощности (свыше 200 мВт в непрерывном режиме измерения и 400 мВт - в импульсном) и внешней дифференциальной эффективности (62%) для пространственно-одномодовых лазеров с квантовой ямой InGaAsN с длиной волны излучения 1.3 мкм.

• Получена практически симметричная форма выходного пучка для пространственно-одномодовых лазерных структур с КЯ InGaAsN.

• Достигнуты рекордно-низкие для лазеров на основе квантовых ям InGaAsN диапазона длин волн 1.3 мкм значение пороговой плотности тока (390 А/см2) и плотности тока прозрачности (190 А/см2) при внешней дифференциальной квантовой эффективности 64%.

• Продемонстрировано, что длина волны генерации лазерных структур с КТ In(Ga)As может управляемо варьироваться от приблизительно 1.3 до 0.9 мкм с помощью изменения длительности высокотемпературного постростового отжига без изменения величины пороговой плотности тока (250 А/см2, Тй=\№ К).

• С помощью высокотемпературного отжига продемонстрирована наименьшая длина волны генерации в структурах с КТ на подложках GaAs (845 нм).

Апробация работы.

Основные результаты, вошедшие в диссертационную работу,

докладывались и обсуждались на следующих российских и

международных конференциях: Шестой Российской конференции по

физике полупроводников (Санкт-Петербург, 2003), 10-й Международной конференции НАНОСТРУКТУРЫ: Физика и Технология (^International Symposium NANOSTRUCTURES: Physics and Technology) (Санкт-Петербург, 2002), Международной конференции по сверхрешеткам, наноструктурам и наноприборам (The International Conference on Superlattices, Nano-structures and Nano-devices (ICSNN 2002) (Тулуза, Франция, 2002), Международном семинаре по оптоэлектронике (Санкт-Петербург, 2003), Международной конференции «Тенденции и нанотехнологии 2004» ("Trends and Nanotechnology 2004") (Сеговия, Испания, 2004)

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах (в том числе 8 в научных журналах и 5 в материалах конференций).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 132 страницы основного текста, 41 рисунок и список литературы из 91 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определен объект исследования, сформулированы цели работы и решаемые задачи, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер. В первом параграфе рассматриваются специфические особенности волоконно-оптических систем передачи информации, такие как характеристики самого оптического волокна (дисперсия, затухание сигнала в волокне), а также проблемы ввода сигнала в волокно. Во втором параграфе рассматриваются основные типы передающих лазерных устройств, используемых в настоящее время для BOJIC и излучающих на длинах волн 0.85, 1.3 или 1.55 мкм, соответствующих спектральным окнам прозрачности оптического волокна. Описываются недостатки современных лазеров на подложках InP. Рассматриваются предложенные методы эпитаксиального формирования активной области лазерных структур на подложке GaAs, подходящие для создания излучателей диапазонов длин волн 13 и 1.55 мкм.

Во второй главе приведено описание эпитаксиальных, постростовых и измерительных методик, использованных в данной работы.

В первом параграфе описывается метод молекулярно-пучковой эпитаксии, применяемый в работе для эпитаксиального выращивания тестовых и лазерных структур. Возможность осаждения сверхтонких слоев в современных эпитаксиальных установках позволяет создавать структурно-совершенные образцы, содержащие упруго-напряженные квантовые ямы. Использование специальных источников активного азота

(например источников с радиочастотным возбуждением плазменного разряда) позволило проводить эпитаксиальное выращивание азотсодержащих структур, таких как InGaAsN: как квантовых ям, которые могут служить активной областью лазера, так и толстых слоев, потенциально пригодных для создания барьерных слоев.

Создание структур с квантовыми точками представляет технологически более сложную задачу, т.к. современные методы литографии и травления не позволяют получать квантоворазмерные структуры, обладающие высоким совершенством гетерограниц [7]. Открытие эффекта спонтанной самоорганизации в решеточно-рассогласованных системах, таких как In(Ga)As/GaAs [8], позволило создавать непосредственно в ростовом процессе квантовые точки с характеристиками, близкими к характеристикам идеального массива нульмерных квантовых объектов.

Также во второй главе описаны методики in situ и ex situ контроля за качеством поверхности и гетерограниц структуры: дифракция быстрых электронов, растровая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия. Приведено описание методик оптических измерений структур. Кроме того, приведена последовательность технологических операций, используемых для изготовления широких (многомодовых) и узких (пространственно-одномодовых) лазерных полосков, методы травления, металлизации, измерение омического сопротивления.

В третьем параграфе рассматривается метод формирования квантовых точек непосредственно во время роста структуры. Описан применяемый нами метод, позволяющий достигать длину волны генерации около 1.3 мкм в лазерных диодах на основе КТ, сформированных на подложках GaAs. Длина волны излучения "традиционных" КТ, использующих InAs в матрице GaAs, ограничена в длинноволновом диапазоне длиной волны около 1.2-1.22 мкм. Осаждение более крупных точек приводит к образованию большого числа дислоцированных кластеров, что приводит к росту безизлучательной генерации. Суть используемого метода заключается в помещении массива КТ во внешнюю квантовую яму InGaAs, что приводит к уменьшению запрещенной зоны окружающей матрицы и, таким образом, дает возможность продвинуться в диапазон больших длин волн. Приведены характеристики многомодовых лазеров на основе КТ, работающих при комнатной температуре на длине волны 1.3 мкм, в том числе в непрерывном режиме.

В четвертом параграфе второй главы рассматриваются обнаруженные особенности эпитаксиального выращивания структур с азотосодержащими слоями. Показано, что фазовую сепарацию в (In)GaAsN можно подавить, используя низкотемпературный рост азотсодержащих

слоев, а постростовой отжиг улучшает равномерность встраивания азота в слои и уменьшает число центров безизлучательной рекомбинации. Рассматриваются проблемы роста кристаллов с малым содержанием азота (до 3%), а также основные свойства материала (1п)СаАзМ. При соотношении х » Зу твердый раствор ШхОа^АБ^уМу может быть согласован по параметру кристаллической решетки с подложкой ОаАв. В результате, такие слои могут быть выращены достаточно толстыми (до нескольких мкм) с высоким структурным совершенством. Поскольку как азот, так и индий уменьшают ширину запрещенной зоны, слой 1пОаАзЫ может быть, например, использован в качестве узкозонной матрицы (барьерных слоев), окружающей активную область лазера. Добавление азота в концентрации около 2.5% в напряженную квантовую яму ГпОаАэ с содержанием индия около 35-40% приводит к сдвигу длины волны люминесценции вплоть до 1.3 мкм

Третья глава посвящена вопросам разработки конструкции, создания и исследования характеристик пространственно-одномодовых лазеров с КТ 1п(Са)Аз или КЯ ЫОаАвК в активной области, а также сравнению таких лазеров с разным типом активной области.

В первом параграфе исследованы факторы, влияющие на оптическое усиление в лазерных структурах с КТ. Специфика массива КТ (конечное число точек в массиве) приводит к возможности достижения чрезвычайно низких значений плотности тока прозрачности и пороговой плотности тока. Теоретически были предсказаны значения менее 10 А/см2 для плотностей массива КТ, типичных для метода спонтанной самоорганизации. С другой стороны, конечное число электронных состояний в активной области КТ лазера обусловливает существование максимально возможного (насыщенного) оптического усиления. При исследовании лазерных структур конструкции «мелкая меза» с шириной полоска 100 мкм, было обнаружено явление, характерное для структур с массивами квантовых точек в активной области - переход генерации с основного состояния на генерацию через возбужденное состояние.

На основании данных, полученных с использованием многомодовых лазеров, нами было исследованы характеристики усиления массивов КТ, излучающих в диапазоне 1.3 мкм, в частности экспериментально определена величина насыщенного усиления, достигаемого на основном состоянии КТ. Показано, что ограничение усиления на основном состоянии КТ приводит При увеличении температуры или оптических потерь в лазере к резкому уменьшению длины волны излучения вследствие перехода от генерации через основное состояние КТ к генерации через возбужденные состояния. Увеличение насыщенного усиления приводит к существенному расширению температурного диапазона и диапазона оптических потерь, при котором наблюдается длинноволновая генерация через основное

состояние КТ. Нами было показано, что насыщенное усиление может быть увеличено использованием нескольких плоскостей КТ или увеличением плотности массива КТ. Поскольку при этом увеличивается также и ток прозрачности, существует оптимальная плотность массива КТ, зависящая от длины резонатора, покрытия зеркал и внутренних потерь, позволяющая достичь минимальной пороговой плотности тока. С использованием экспериментальных данных по насыщенному усилению для одного слоя КТ показано, что оптическое усиление, приемлемое для большинства практических применений может быть получено при использовании 5-10 рядов КТ. Приведены экспериментальные данные по инжекционным лазерам, содержащим многослойные массивы КТ.

Во втором параграфе третьей главы исследована возможность создания пространственно-одномодовых лазерных диодов на основе структур с КТ 1п(Оа)Аз. Необходимость травления узких лазерных полосков (мез) при изготовлении пространственно-одномодовых лазеров привносит дополнительные внутренние потери. Учитывая малое значение насыщенного усиления в традиционных лазерах на КТ, это приводило к заметному увеличению порогового тока, снижению дифференциальной эффективности и невозможности достижения высоких значений выходной мощности. Разработанные методы увеличения оптического усиления в лазерах на основе КТ позволяют в значительно степени преодолеть указанные трудности. Однако и в этом случае лазерную структуру невозможно оптимизировать сразу по всем параметрам, так как улучшение одного параметра (например, снижение пороговой плотности тока при увеличении длины полоска) приводит к ухудшению другого (в данном примере, к снижению внешней дифференциальной эффективности), поэтому структуру необходимо оптимизировать для каждого конкретного применения.

Для применений, не требующих высоких значений выходной оптической мощности (несколько мВт), лазеры работают при малом токе накачки. Поэтому наиболее важным критерием оптимизации является необходимость получения низкого порогового тока. После проведенной оптимизации в полоске гребешковой геометрии с шириной гребешка 4.5 мкм и длиной полоска 0.6 мм с нанесенными просветляющими покрытиями на обе грани резонатора, в лазерных структурах с активной областью, состоящей из двух рядов 1п(Оа)Аз КТ, получен рекордно низкий пороговый ток (1.43 мА). Использование в активной области лазера 5 рядов КТ 1п(Оа)Аз позволило увеличить значение насыщенного усиления, что при низких внутренних потерях обеспечило достижение внешней дифференциальной эффективности 75%. Это рекордное значение для пространственно-одномодовых лазеров с 1п(Оа)Аз КТ, излучающих на 1.3 мкм. Максимально полученное значение КПД составило 40.5%. После

проведенной оптимизации для высокомощных применений, в структуре с 10 рядами КТ в активной области выходная мощность достигла 125 мВт в непрерывном режиме и 280 мВт в импульсном режиме измерения (рис.1). Таким образом, по своим приборным характеристикам разработанные пространственно-одномодовые лазеры на основе КТ могут быть использованы в качестве передающего элемента в BOJIC.

Рисунок 1 Ватт-амперные характеристики пространственно-одномодового лазера на основе структуры с 10-ю слоями КТ 1л(Оа)Аз, измеренные в непрерывном (сплошная линия) и в импульсном режиме (штриховая линия)

Рисунок 2 Вольт-амперная (точки), ватт-амперная(сплошная линия) характеристики пространственно-одномодового лазерного диода с ГпОаАзЫ КЯ, а также зависимость КПД (пунктирная линия) от тока накачки, измеренные в непрерывном режиме В третьем параграфе третьей главы исследованы пространственно-одномодовые лазеры с одиночной квантовой ямой 1пОаАз>Г, излучающие в спектральном диапазоне 1.3 мкм. Были разработаны пространственно-одномодовые лазеры гребешковой конструкции с остаточной толщиной верхнего эмиттера около 0.3 мкм. Изготовленные лазеры были помещены в стандартный корпус Т046. Выходная мощность одномодового излучения в непрерывном режиме генерации превысила 200 мВт, выходная дифференциальная эффективность - 62%, а КПД - около 32% (рис.2). В импульсном режиме измеренная выходная мощность превышала 400 мВт.

При исследовании пространственно-одномодовых лазерных диодов с 1пваА5К квантовой ямой также были изготовлены лазеры гребешковой конструкции с глубокой мезой, в которой глубина травления превышает глубину залегания активной области. Известно, что для структур в системе материалов на основе ваАэ травление через волновод приводит к катастрофической деградации приборных характеристик вследствие появления на границе сильной поверхностной рекомбинации. Однако в исследованных диодах на основе квантовой ямы ЫОаАвЫ наблюдается лишь незначительное ухудшение лазерных характеристик по сравнению с

лишь незначительное ухудшение лазерных характеристик по сравнению с лазерами, изготовленными по стандартной технологии. Данный эффект может быть объяснен подавлением растекания носителей к боковым поверхностям полоска, приводящим к эффективному уменьшению поверхностной рекомбинации в случае использования 1пСаАзК в качестве материала активной области. К достоинствам конструкции типа "глубокая меза" следует отнести возможности получения практически симметричной диаграммы направленности выходного светового пучка, что облегчает его фокусировку и стыковку лазерного диода с волокном. Для исследованного лазерного диода угловая расходимость составила 49° в плоскости, параллельной р-п переходу, и 54° в перпендикулярном направлении.

В четвертом параграфе третьей главы прроведено сравнение приборных характеристик и сделаны выводы о предпочтительной области применений пространственно-одномодовых лазерных диодов с квантовыми точками 1п(Оа)А$ и с квантовой ямой InGaAsN в активной области. При этом были использованы результаты из второго и третьего параграфа третьей главы. Для обоих типов лазеров можно получить высокие значения внешней дифференциальной эффективности (около 0.7 Вт/А), однако, для лазеров с КТ 1п(Са)Аз внутренние потери гораздо ниже и составляют всего 1-1.5 см'1. В режиме низких токов накачки из-за возможности достижения чрезвычайно низкого порогового тока предпочтительнее использование лазерных диодов с КТ 1п(Оа)А$ в активной области. Из-за большого числа состояний в КЯ, лазерные диоды с КЯ ТпваАвМ не проявляют эффект насыщения усиления и в них достигнуты большие значения выходной оптической мощности.

В пятом параграфе третьей главы проведено сравнение характеристик полученных пространственно-одномодовых лазеров на подложке ваАБ с характеристиками коммерчески доступного лазера на основе 1пСаАзР/1пР. Из-за мало числа квантовых состояний в активной области лазер на основе КТ 1п(Оа)А$ имеет значительно меньшее значение пороговой плотности тока по сравнению с 1пСаАзР/1пР лазером при сравнимом значении дифференциальной эффективности. Благодаря лучшим температурным характеристикам в лазере с 1пОаАзК КЯ в активной области, температурный загиб ватт-амперной характеристики происходит при больших значениях выходной мощности, чем в 1пОаАзР/1пР лазере. Таким образом, полученные пространственно-одномодовые лазерные диоды на подложках ОаАя оказываются вполне конкурентоспособными по отношению к лазерам на основе 1пР.

Четвертая глава посвящена оптимизации активной области лазерных структур с 1пСаА51М квантовыми ямами. Были исследованы характеристики инжекционных лазеров на основе одиночной напряженной квантовой ямы ШОаАвЫ В качестве барьерных слоев в таких структурах

типично используется ваАз. Однако экспериментальная реализация такой конструкции активной области приводит к неоптимальному режиму работы плазменного источника азота в процессе эпитаксии, а резкие скачки содержания индия и азота в слое приводит к диффузии этих атомов как в процессе выращивания, так и при последующей работе прибора. Нами было предложено использовать в качестве материала окружающих барьеров слои 1пОаАз7М, параметр решетки которых согласован или близок к согласованию с ваАБ, а ширина запрещенной зоны превосходит энергию оптического перехода в напряженной квантовой яме ГпОаАвМ.

Применение барьерных слоев [пваАзЫ позволяет избежать недостатков, указанных для случая использования СаАв. Кроме того, нами было обнаружено, что происходит значительное (примерно в 1.5 раза) снижение пороговой плотности тока, увеличение дифференциальной эффективности и уменьшение внутренних потерь. Наименьшее достигнутое значение пороговой плотности тока для лазера с квантовой ямой ТпваАвК, ограниченной барьерными слоями ТпСаАвЫ, составило 390 А/см2 (геометрия широкого полоска с длиной резонатора 2000 мкм). Значение плотности тока прозрачности для указанной структуры было оценено 190 А/см2. Максимальная внешняя дифференциальная квантовая эффективность прибора указанной геометрии составила 64% в импульсном режиме. Также продемонстрирована лазерная генерация в непрерывном режиме с внешней эффективностью 0.48 Вт/А. Замена барьерных слоев с ваАв на ЬЮаАвК привела лишь к незначительному уменьшению характеристическая температура (с 85 К до 78 К), что указывает на незначительное увеличение теплового «выброса» носителей из квантовой ямы в барьерные слои.

В пятой главе продемонстрирована перспективность применения массивов квантовых точек ¡пАв для создания лазерных источников с управлением длиной волны посредством высокотемпературного отжига. Во время высокотемпературного отжига происходит размытие профиля состава КТ вследствие диффузии. Таким образом, вместо КТ ¡пАэ после отжига получаются КТ 1пОаАз или даже 1пАЮаАБ, если в окружающей матрице содержится А1. Длина волны излучения структуры с КТ, подвергнутой отжигу, ограничена в коротковолновом пределе шириной запрещенной зоны материала матрицы. Поэтому более широкозонные материалы, такие как слои АЮаАв или сверхрешетки А1(Са)АзЛЗаА8 более предпочтительны, по сравнению с ОаАя, для использования в качестве матрицы для массива КТ. В данной работе в качестве матрицы нами была использована короткопериодная сверхрешетка ЛЬАвАЗаАз. Исходная длина волны генерации лазерной структуры, не подвергнутой отжигу, составило 1.29 мкм. В качестве активной области были использованы КТ 1пАз, заращенные слоем ¡пОаАв. При высокотемпературном (700°С) отжиге, с

помощью увеличения длительности отжига длина волны генерации может плавно варьироваться от 1290 до 916 нм. Было обнаружено, что при этом не происходит увеличения пороговой плотности тока (250 А/см2) или снижения характеристической температуры (7о=110К). Отсутствие роста плотности порогового тока свидетельствует о высокой стабильности КТ к образованию структурных дефектов. В то же время, в лазерах с квантовыми ямами после высокотемпературного отжига обычно наблюдается значительное увеличением порогового тока, а коротковолновый сдвиг заметно меньше. Применяя отжиг при температуре 750°С, была достигнута лазерная генерация на длине волны 845 нм. Это рекордное малое значение длины волны генерации в коротковолновом пределе для лазерных структур с КТ в активной области подложках ОаАв. Значение пороговой плотности тока при этом возрастает, достигая 750 А/см2, что связано с сильным уменьшением энергии локализации КТ по отношению к матрице.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе и представлен список использованной литературы.

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ В ходе данной работы получены следующие основные результаты:

1. Исследовано влияние значения насыщенного усиления и различных факторов (длина лазерного диода, покрытие зеркал, температура и т.д.), определяющих оптические потери в лазерном резонаторе, на пороговую плотность тока и длину волны-генерации лазеров на основе квантовых точек. Реализованы методы, позволяющие повысить значение насыщенного усиления.

2. Реализованы низкопороговые (пороговый ток 1.43 мА при комнатной температуре) пространственно-одномодовые лазеры на подложках ваАБ гребешковой геометрии волновода с шириной гребешка 4.5 мкм с активной областью, состоящей из двух рядов КТ 1п(Оа)Аз, излучающие в диапазоне 1.3 мкм.

3. Реализованы высокоэффективные (75%), высокомощные (120 мВт в непрерывном и 280 мВт в импульсном режимах) пространственно-одномодовые лазеры гребешковой конструкции (с шириной гребешка 4.7 мкм и длиной полоска 1.2 мм) на основе многослойных КТ 1п(Оа)Аз диапазона 1.3 мкм.

4. Реализовано высокоэффективное (62%) высокомощное (210 мВт в непрерывном режиме и 400 мВт в импульсном режиме) пространственно-одномодовое излучение лазеров гребешковой конструкции (с шириной гребешка 2.7 мкм и длиной полоска 1 мм) на основе одиночной квантовой ямы ШваЛвМ.

5. Показано, что применение азотосодержащих квантовых ям в пространственно-одномодовых лазерах конструкции глубокой мезы позволяет подавить деградацию характеристик, обусловленную поверхностной рекомбинацией.

6. Получена практически симметричная форма выходного пучка для пространственно-одномодовых лазерных структур с КЯ 1пСаАз>1.

7. Проведено подробное сравнение лазерных характеристик пространственно-одномодовых лазеров с КТ 1п(Оа)А5 и КЯ InGaAsN в активной области, а также сравнение их с лазером 1пСаАзР/1пР.

8. Произведено сравнение лазерных характеристик для структур с квантовыми ямами 1пСаАзМ, помещенными в барьерные слои ОаАв или ¡пОаЛв!^. Показано, что помещение квантовой ямы ¡лСаАэК в барьерные слои ГпСаАзТЧ, решеточно согласованные с СэАб, приводит к сильному уменьшению пороговой плотности тока и увеличению внешней дифференциальной эффективности в лазерных структурах на их основе.

9. Достигнута низкопороговая (пороговая плотность тока 390 А/см2, плотность тока прозрачности 190 А/см2), с низкими внутренними потерями (3.6 см'1), высокоэффективная (64%) генерация в лазере в геометрии широкого полоска длиной 2 мм на основе одиночной квантовой ямы ¡пОаАэК

10. Показана возможность управления длиной волны генерации лазерных структур с КТ 1п(Оа)А5 с помощью высокотемпературного отжига. Отжиг при температуре 700°С КТ 1п(Оа)Аз, помещенных в сверхрешетку А^эЛИаАз позволяет изменять длину волны генерации с 1290 нм до 916 нм без ухудшения пороговой плотности тока.

11. Достигнута наименьшая длина волны генерации (845 нм) в лазерном диоде с КТ 1п(Оа)Аз на подложке ваАя с помощью высокотемпературного отжига при температуре 750°С.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1) С.С.Михрин, А.Е.Жуков, А.Р.Ковш, Н.А.Малеев, А.П.Васильев, Е.С.Семенова, В.М.Устинов, М.М.Кулагина, Е.В.Никитина, И.П.Сошников, Ю.М.Шерняков, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Д.С.Сизов, М.В.Максимов, А.Ф.Цацульников, Н.Н.Леденцов, Б.ВипЬе^, Ж.И.Алферов «Высокоэффективные (г)о>80%) длинноволновые (Х>1.25 мкм) лазеры на основе квантовых точек на подложках ОаАБ» ФТП, 36(11), 1400-1407 (2002);

2) В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, А.Р.Ковш, В.В.Мамутин, Е.В.Никитина, Ю.М.Шерняков, М.В.Максимов, В.М.Устинов, «Длинноволновая лазерная генерация в структурах на основе квантовых ям 1пОаАБ(Ы) на подложках СаАв.», ПЖТФ, 29(10), стр. 77-81,(2003)

3) A.E.Zhukov, A.R.Kovsh, S.S.Mikhrin, V.P.Vasirev, E.S.Semenova, N.A.Maleev, V.M.Ustinov, M.M.Kulagina, E.V.Nikitina, I.P.Soshnikov, Yu.M.Shernyakov, D.A.Livshits, N.V.Kryjanovskaya, D.S.Sisov, M.V.Maximov, A.F.Tsatsullnikov, N.N.Ledentsov, D.Bimberg, and Zh.I.Alferov, «High external differential efficiency and high optical gain of long-wavelength quantum dot diode laser.», Physica E 17, pp.589-592 (2003)

4) В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, М.М.Кулагина, Н.А.Малеев, Ю.М.Шерняков, Е.В.Никитина, В.М.Устинов, «Низкопороговые инжекционные лазеры на основе одиночных квантовых ям InGaAsN, работающие в районе длины волны 1.3 мкм», ФТП, 38(5) стр.630-633 (2004)

5) Д.А.Лившиц, А.Р.Ковш, А.Е.Жуков, Н.А.Малеев, С.С.Михрин, А.П.Васильев, Е.В.Никитина, В.М.Устинов, Н.Н.Леденцов, G.Lin, J.Chi, «Мощные пространственно-одномодовые лазеры диапазона 1.3мкм на основе InAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур с квантовыми точками», ПЖТФ, 30(1), стр. 21-27 (2004)

6) Е.В.Никитина, А.Е.Жуков, А.П.Васильев, Е.С.Семенова,

A.Г.Гладышев, Н.В.Крыжановская, М.В.Максимов, Ю.М.Шерняков,

B.М.Устинов, Н.НЛеденцов, «Управление длиной волны лазерной генерации структур с квантовыми точками в диапазоне 1.3-0 85 мкм с помощью высокотемпературного отжига», ПЖТФ 30(15)стр.55-61(2004)

7) В.М.Устинов, А.Ю.Егоров, А.Р.Ковш, В.А.Одноблюдов, В.В.Мамутин, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Е.С.Семенова, Е.В.Никитина, Ю.М.Шерняков, М.В.Максимов, «Низкопороговые лазеры на основе InGaAsN для волоконно-оптических линий связи», Известия Академии Наук, Серия Физическая, т.68, № 1, стр. 15-18 (2004)

8) Ж.И.Алферов, Е.В.Никитина, А.Ю.Егоров, А.Е.Жуков, В.М.Устинов, «Полупроводниковые лазеры с квантовыми точками InAs», Конструкции из композитных материалов, Вып. 4, стр. 14-26 (2004).

9) Е.В.Никитина, А.Ю.Егоров, В.А.Одноблюдов, Н.В.Крыжановская Ю.М. Шерняков, В.М. Устинов, «Влияние конструкции активной области лазеров с квантовой ямой InGaAsN на приборные характеристики», VI Российская конференция по физике полупроводников, Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003

10) N.A. Maleev, A.R. Kovsh, А.Е. Zhukov, S.S. Mikhrin, A.P. Vasilev, E.S.Semenova, Yu.M. Shernyakov, E.V. Nikitina, N.V. Kryjanovskaya, D.S. Sizov, I.P. Soshnikov, M.V. Maximov, N.N. Ledentsov, V.M, Ustinov and Zh.I. Alferov, «МВЕ growth of low-threshold long-wavelength QD lasers on GaAs substrates», ^International Symposium NANOSTRUCTURES: Physics and Technology, St Petersburg, June 17-21,2002

11) A.E.Zhukov, A.R.Kovsh, S.S.Mikhrin, A.P.Vasil'ev, E.S.Semenova, N.A.Maleev, V.M.Ustinov, M.M.Kulagina, E.V.Nikitina, I.P.Soshnikov, Yu.M.Shernyakov, D.A.Livshits, N.V.Kryjanovskaya, D.S.Sizov, M V.Maximov, A.F.Tsatsul'nikov, N.N.Ledentsov, D.Bimberg, and Zh.I.Alferov, «High external differential efficiency (84%) and high optical gain (23 cm ) of long-wavelength quantum dot diode laser», The International Conference on Superlattices, Nano-structures and Nano-devices (ICSNN 2002) will be held from July 22 to July 26,2002 in Toulouse, France

12) Е.В.Никитина, А.Е.Жуков, Ю.М.Шерняков, В.М.Устинов, «Эффект насыщения усиления в лазерных структурах с InAs/InGaAs квантовыми точками в активной области», Международный семинар по оптоэлектронике, посвященный 30-летию кафедры оптоэлектроники Санкт-Петербургского Государственного Электротехнического Университета «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 27-28 ноября 2003

13) E.V.Nikitina, A.E.Zhukov, A.P.Vasil'ev, E.S.Semenova, A.G.Glagyshev, N.V.Kryjanovskaya, M.V.Maximov, Yu.M.Shernyakov, V.M.Ustinov, N.N.Ledentsov, «High-temperature annealing of InAs quantum dots lasers structures», "Trends and Nanotechnology 2004", Segovia, Spain, September 6-10, 2004

Цитированная литература

1. Д В Иоргачев, О В Бондаренко, Волоконно-оптические кабели и линии связи, Эко-Тренш, 2002

2. S Scki, Н Oohasi, Н Sugiura, Т Hirono, and К Yokoyama J Appl Phys , 1996, vol 79, pp. 2192-2196

3. К Mukai, N Ohtsuka, M Sugawara, and S Yamazaki, Jpn J Appl Phys Lett, 1994, vol 33, p 1710

4. V M Ustinov, N A Maleev, A E Zhukov, A R Kovsh, A Yu Egorov, A V Lunev, В V Volovik, I L Krestnikov, Yu. G. Musikhin, N. A Bert, P. S Kop'ev, Zh I Alferov, N N. Ledentsov, and D. Bimberg, Appl Phys Lett. 74,2815 (1999)

5. Kondow M. et al // ШЕЕ J Sel. Topics Quant blectron 3, 719 (1997)

6. V M Ustinov, A E Zhukov, A. Yu Egorov, N A. Maleev, Quantum dot lasers, Oxford university press, 2003

7. CM Sotomayor, F.D. Wang, N N Ledentsov, Y S. Tang Proc SPIE The International Society for Optical Engineering, 1994, v. 2141, p 2

8. L Goldstein, F. Glas, J Y. Marzin, M N Charasse, G. LeRoux Appl. Phys. Lett, 1985, vol 47, p 1099

Подписано в печать 25.04.2006 Объем: 1,0 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 90 Отпечатано в типографии ООО "КОПИ-Р", С-Пб, Гражданский пр., 111 Лицензия ПЛД № 69-338 от 12.02.99 г.

j. м*А

99/tL

9912

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Никитина, Екатерина Викторовна

Введение

Глава 1 Инжекционные лазеры для применений в системе волоконно-оптической линии связи.

1.1. Особенности волоконно-оптических систем передачи информации

1.2. Материалы для лазерных излучателей, используемые для BOJIC

Глава 2 Экспериментальное оборудование и методики.

2.1. Методы роста и экспериментальные методы измерения.

2.2. Постростовые операции.

2.3. Особенности лазерных структур с квантовыми точками в активной области.

2.4 Особенности азотсодержащих полупроводниковых материалов.

Глава 3. Пространственно-одномодовые лазерные диоды с In(Ga)As квантовыми точками и с InGaAsN квантовыми ямами в активной области.

3.1. Переход генерации с основного состояния на генерацию через возбужденное состояние

3.2. Пространственно-одномодовые лазеры с In(Ga)As КТ в активной области.

3.3. Пространственно-одномодовое излучение лазеров с InGaAsN/GaAs квантовой ямой в активной области.

3.4.Пространственно-одномодовые лазеры с In(Ga)As квантовыми точками и InGaAsN квантовыми ямами на подложках GaAs: сравнительный анализ.

3.5. Пространственно-одномодовые лазеры с In(Ga)As квантовыми точками и InGaAsN квантовыми ямами на подложке GaAs: сравнительный анализ с InGaAsP/InP лазерами.

Глава 4. Оптимизация активной области, содержащая InGaAsN квантовую яму, излучающую на длине волны 1.3 мкм, для лазерного применения.

Глава 5. Управление длиной волны лазерной генерации в диапазоне 1.3-0.85 мкм с помощью высокотемпературного отжига структур с квантовыми точками.

Введение диссертация по физике, на тему "Инжекционные лазеры на основе квантовых ям и квантовых точек на подложках GaAs, излучающие на длине волны 1.3 мкм"

Актуальность работы.

В последнее время широкое распространение получили волоконно-оптические линии связи (BOJ1C). В BOJIC передача информации осуществляется с помощью модулированного оптического сигнала, распространяющегося по оптическому волноводному волокну. Этот вид связи, по сравнению с традиционными электрическими проводными и беспроводными системами, характеризуется более высокой помехозащищенностью, слабым затуханием сигнала и высокой скоростью передачи, а также большой информационной емкостью благодаря возможности использования нескольких несущих длин волн.

Перечисленные достоинства BOJIC, в сочетании с успехами в аппвратной реализации, привели к их полному доминированию в системах сверхдальней (межконтинентальной) и дальней (сотни километров) связи. В последнее время также значительно возрос интерес к использованию BOJIC и в системах меньшей дальности, таких как кабельное телевидение, телефония, локальные вычислительные сети и т.д. [1]. Постоянное возрастание потока передаваемой информации приводит к необходимости дальнейшего совершенствования аппаратуры BOJIC, прежде всего источников оптического излучения.

Для использования в BOJIC требуются высокомощные одномодовые полупроводниковые лазеры. Узкий спектральный характер лазерного излучения обеспечивает минимизацию хроматической дисперсии и позволяет реализовать передачу нескольких неперекрывающихся сигналов на разных длинах волн в пределах одного окна прозрачности волокна. Высокая излучаемая мощность позволяет увеличить дальность связи без использования ретранслятора, а пространственно-одномодовый характер излучения обеспечивает эффективный ввод в одномодовое оптическое волокно.

Для передачи информации в современных BOJIC используются три спектральных окна вблизи длин волн 0.85, 1.3 и 1.55 мкм. Диапазону длин волн около 1.55 мкм соответствует наименьшее затухание, что позволяет использовать его в системах ВОЛС большой дальности. Помимо затухания сигнала в оптическом волокне, дальность передачи, а также скорость модуляции, определяются хроматической дисперсией оптического волокна, т.е. спектральной зависимостью скорости распространения сигнала от длины волны, приводящей к размытию импульсов передаваемого оптического сигнала. Передача на длине волны, соответствующей минимуму дисперсии, позволяет увеличить информационную емкость канала связи. В стандартном одномодовом волокне минимуму дисперсии отвечает длина волны 1310 нм, лежащая в пределах второго окна прозрачности. Таким образом, использование лазерных источников, излучающих в спектральном диапазоне около 1.3 мкм, позволит реализовать высокоскоростную (>10 Гбит/сек) передачу информации на расстояния средней дальности, до нескольких десятков километров.

До настоящего времени для создания лазерных излучателей на длину волны 1.3 мкм, так же как и 1.55 мкм, использовались гетероструктуры на основе материалов InGaAsP/InP или InGaAlAs/InP. Существенным недостатком InGaAsP/InP гетероструктур является сильная температурная чувствительность характеристик [2,3], обусловленная малыми разрывами зон на гетерограницах, достижимыми в этих материалах, и низкой теплопроводностью четырехкомпонентного твердого раствора.

Перспективными источниками излучения для BOJIC являются вертикально-излучающие лазеры (ВИЛ). Они обладает существенными преимуществами перед лазерами, излучающими с торца. В частности, симметричная форма и меньшая расходимость светового пучка позволяют увеличить эффективность ввода излучения в волокно, а групповая технология изготовления и возможность автоматического тестирования непосредственно на полупроводниковой пластине уменьшают стоимость лазерного диода. ВИЛ диапазона 0.85 мкм были разработаны и реализованы в системе материалов AlGaAs/GaAs с использованием высококонтрастных Брэгговских отражателей Al(Ga)As/GaAs или AlGaO/GaAs. Однако реализация ВИЛ больших длин волн, таких как 1.3 и 1.55 мкм, на основе InGaAsP/InP или InGaAlAs/InP структур затруднена малыми скачками показателя преломления, достижимыми в этих материалах. На GaAs подложке можно сформировать высоко контрастный Al(Ga)As-GaAs Брегговский отражатель непосредственно во время эпитаксиального роста или с помощью селективного оксидирования получить AlGaO-GaAs Брегговский отражатель, используя слои Al(Ga)As-GaAs.

Для достижения длины волны излучения 1.3 мкм на подложках GaAs к настоящему времени были предложены самоорганизующиеся квантовые точки (КТ) In(Ga)As/GaAs [4,5], получаемые с использованием эффекта спонтанного формирования трехмерных островков при эпитаксии решеточно-рассогласованных материалов. Альтернативным подходом является использование структур на основе квантовых ям InGaAsN [6].

Использование как квантовых точек In(Ga)As, так и квантовых ям InGaAsN в качестве активной области лазерных диодов может привести к улучшению характеристик по сравнению с лазерами на InP, например, к улучшению температурной стабильности, снижению порогового тока, увеличению выходной мощности в пространственно-одномодовом режиме [7]. Однако, пространственно-одномодовые лазеры с КТ или азотсодержащими квантовыми ямами, необходимые для применения в BOJIC, к настоящему времени оставались недостаточно изученными, а их приборные характеристики заметно уступали существующим аналогам на InP.

Целями настоящей работы являются

Создание и исследование характеристик пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложке GaAs, излучающих в диапазоне 1.3 мкм, с квантовыми точками In(Ga)As и квантовыми ямами InGaAsN в активной области.

Определение возможных путей оптимизации активной области лазеров с InGaAsN квантовой ямой

Для достижения поставленных целей в ходе работы решались следующие основные задачи:

• Оптимизация конструкции активной области на основе самоорганизующихся КТ In(Ga)As с целью уменьшения пороговой плотности тока, повышения дифференциального эффективности, КПД и выходной оптической мощности в пространственно-одномодовых лазерах, излучающих на длине волны 1.3 мкм.

• Определение факторов, влияющих на приборные характеристики пространственно-одномодовых лазеров с КЯ InGaAsN в активной области.

• Оптимизация конструкции активной области на основе квантовой ямы InGaAsN и конструкции самого лазерного диода, излучающего на длине волны 1.3 мкм, с целью уменьшения пороговой плотности тока, повышения дифференциальной эффективности и выходной оптической мощности.

• Определение факторов, определяющих сдвиг длины волны генерации в лазерном диоде с активной областью на основе КТ In(Ga)As при высокотемпературном отжиге структуры, и разработка методов, позволяющих управляемо изменять длину волны в широком спектральном диапазоне.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Использование квантовых точек In(Ga)As/GaAs в активной области лазерной структуры позволяет реализовать низкопороговые и высокомощные пространственно-одномодовые лазерные диоды на подложке GaAs, излучающие на длине волны около 1.3 мкм.

• Использование напряженных квантовых ям InGaAsN в активной области лазерной структуры позволяет реализовать высокомощные пространственно-одномодовые лазерные диоды на подложке GaAs, излучающие на длине волны около 1.3 мкм.

• Использование четверного соединения InGaAsN, согласованного по параметру решетки с GaAs, в качестве барьеров, окружающих напряженную квантовую яму InGaAsN, позволяет улучшить пороговые характеристики лазеров диапазона длин волн около 1.3 мкм.

• Высокотемпературный отжиг лазерных диодов с КТ In(Ga)As позволяет управлять длиной волны генерации в диапазоне длин волн от 1.29 до 0.93 мкм без ухудшения пороговых характеристик.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

• Впервые показана возможность использования КТ In(Ga)As в качестве активной области низкопороговых, высокомощных пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложках GaAs при длине волны излучения 1.3 мкм.

• Впервые показана возможность использования квантовых ям InGaAsN в качестве активной области высокомощных пространственно-одномодовых лазерных диодов на подложках GaAs при длине волны излучения 1.3 мкм.

• Обнаружен эффект подавления влияния поверхностной рекомбинации на характеристики лазеров на основе квантовых ям InGaAsN.

• Произведено всестороннее сравнение характеристик пространственно-одномодовых лазерных диодов с КТ In(Ga)As и КЯ InGaAsN в активной области, а также их сравнение с характеристиками лазера на основе InP.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней:

190 А/см ) при внешней дифференциальной квантовой эффективности 64%.

Апробация работы. Результаты, вошедшие в диссертационную работу, докладывались и обсуждались на Всероссийских и международных конференциях и симпозиумах:

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 печатных работах (в том числе 8 в научных журналах и 5 в материалах конференций). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1) С.С.Михрин, А.Е.Жуков, А.Р.Ковш, Н.А.Малеев, А.П.Васильев, Е.С.Семенова, В.М.Устинов, М.М.Кулагина, Е.В.Никитина, И.П.Сошников, Ю.М.Шерняков, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Д.С.Сизов, М.В.Максимов, А.Ф.Цацульников, Н.Н.Леденцов, D.Bimberg, Ж.И.Алферов "Высокоэффективные (tjd>80%) длинноволновые (?i>1.25 мкм) лазеры на основе квантовых точек на подложках GaAs" ФТП, 36(11), 1400-1407 (2002);

2) В.А. Одноблюдов, A.IO. Егоров, А.Р. Ковш, В.В. Мамутин, Е.В. Никитина, Ю.М. Шерняков, М.В. Максимов, В.М. Устинов, «Длинноволновая лазерная генерация в структурах на основе квантовых ям InGaAs(N) на подложках GaAs.», ПЖТФ, 29(10), стр. 77-81,(2003)

3) A.E.Zhukov, A.R.Kovsh, S.S.Mikhrin, V.P.Vasirev, E.S.Semenova, N.A.Maleev, V.M.Ustinov, M.M.Kulagina, E.V.Nikitina, I.P.Soshnikov, Yu.M.Shernyakov, D.A.Livshits, N.V.Kryjanovskaya, D.S.Sisov, M.V.Maximov, A.F.Tsatsullnikov, N.N.Ledentsov, D.Bimberg, and Zh.I.Alferov, "High external differential efficiency and high optical gain of long-wavelength quantum dot diode laser.», Physica E 17, pp.589-592 (2003)

В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, М.М.Кулагина, Н.А.Малеев, Ю.М.Шерняков, Е.В.Никитина, В.М.Устинов, «Низкопороговые инжекционные лазеры на основе одиночных квантовых ям InGaAsN, работающие в районе длины волны 1.3 мкм», ФТП, 38(5) стр.630-633 (2004)

Д.А.Лившиц, А.Р.Ковш, А.Е.Жуков, Н.А.Малеев, С.С.Михрин,

A.П.Васильев, Е.В.Никитина, В.М.Устинов, Н.Н.Леденцов, G.Lin, J.Chi, Мощные пространственно-одномодовые лазеры диапазона 1.3мкм на основе InAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур с квантовыми точками, ПЖТФ, 30(1), стр. 21-27 (2004)

Е.В.Никитина, А.Е.Жуков, А.П.Васильев, Е.С.Семенова, А.Г.Гладышев, Н.В.Крыжановская, М.В.Максимов, Ю.М.Шерняков, В.М.Устинов, Н.Н.Леденцов, Управление длиной волны лазерной генерации структур с квантовыми точками в диапазоне 1.3-0.85 мкм с помощью высокотемпературного отжига, ПЖТФ 30(15)стр.55-61(2004)

B.М.Устинов, А.Ю.Егоров, А.Р.Ковш, В.А.Одноблюдов, В.В.Мамутин, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Е.С.Семенова, Е.В.Никитина, Ю.М.Шерняков, М.В.Максимов, Низкопороговые лазеры на основе InGaAsN для волоконно-оптических линий связи, Известия Академии Наук, Серия Физическая, т.68, № 1, стр. 15-18 (2004)

Ж.И.Алферов, Е.В.Никитина, А.Ю.Егоров, А.Е.Жуков, В.М.Устинов, «Полупроводниковые лазеры с квантовыми точками InAs», Конструкции из композитных материалов, Вып. 4, стр. 14-26 (2004)

Е.В.Никитина, А. Ю. Егоров, В. А. Одноблюдов, Н. В. Крыжановская Ю. М. Шерняков, В. М. Устинов, «Влияние конструкции активной области лазеров с квантовой ямой InGaAsN на приборные характеристики», VI Российская конференция по физике полупроводников, Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003

N. A. Maleev, A. R. Kovsh, А. Е. Zhukov, S. S. Mikhrin, А. P. Vasilev, Е. S. Semenova, Yu. М. Shernyakov, Е. V. Nikitina, N. V. Kryjanovskaya, D. S. Sizov, I. P. Soshnikov, M. V. Maximov, N. N. Ledentsov, V. M. Ustinov and Zh. I. Alferov, "MBE growth of low-threshold long-wavelength QD lasers on

GaAs substrates", 1 (^International Symposium NANOSTRUCTURES: Physics and Technology, St Petersburg, June 17-21, 2002

A.E.Zhukov, A.R.Kovsh, S.S.Mikhrin, A.P.Vasil'ev, E.S.Semenova, N.A.Maleev, V.M.Ustinov, M.M.Kulagina, E.V.Nikitina, I.P.Soshnikov, Yu.M.Shernyakov, D.A.Livshits, N.V.Kryjanovskaya, D.S.Sizov, M.V.Maximov, A.F.Tsatsul'nikov, N.N.Ledentsov, D.Bimberg, and Zh.I.Alferov, "High external differential efficiency (84%) and high optical gain (23 cm ) of long-wavelength quantum dot diode laser", The International Conference on Superlattices, Nano-structures and Nano-devices (ICSNN 2002) will be held from July 22 to July 26,2002 in Toulouse, France

Е.В.Никитина, А.Е.Жуков, Ю.М.Шерняков, В.М.Устинов, «Эффект насыщения усиления в лазерных структурах с InAs/InGaAs квантовыми точками в активной области.», Международный семинар по оптоэлектронике, посвященный 30-летию кафедры оптоэлектроники Санкт-Петербургского Государственного Электротехнического Университета «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 27-28 ноября 2003 E.V.Nikitina, A.E.Zhukov, A.P.Vasil'ev, E.S.Semenova, A.G.Glagyshev, N.V.Kryjanovskaya, M.V.Maximov, Yu.M.Shernyakov, V.M.Ustinov, N.N.Ledentsov, «High-temperature annealing of InAs quantum dots lasers structures», "Trends and Nanotechnology 2004", Segovia, Spain, September 610,2004

Заключение.

В ходе данной работы получены следующие основные результаты:

1. Исследовано влияние насыщенного усиления и различных факторов (длина лазерного диода, покрытие зеркал, температура и т.д.), определяющих оптические потери в лазерном резонаторе, на пороговую плотность тока и длину волны генерации лазеров на основе квантовых точек. Реализованы методы, позволяющие повысить насыщенное усиление.

2. Реализованы низкопороговые (пороговый ток 1.43 мА при комнатной температуре) одномодовые лазеры на подложках GaAs гребешковой геометрии с шириной гребешка 4.5 мкм с активной областью, состоящей из двух рядов InAs КТ, излучающие в диапазоне 1.3 мкм.

3. Реализованы высокоэффективные (75%), высокомощные (120 мВт в непрерывном и 280 мВт в импульсном режимах) одномодовые лазеры гребешковой конструкции (с шириной гребешка 4.7 мкм и длиной полоска 1.2 мм) на основе многослойных In(Ga)As КТ диапазона 1,3 мкм.

4. Реализовано высокоэффективное (62%) высокомощное (200 мВт в непрерывном режиме) пространственно-одномодовое излучение лазеров гребешковой конструкции (с шириной гребешка 2.7 мкм и длиной полоска 1 мм) на основе одиночной InGaAsN квантовой ямы.

6. Проведено подробное сравнение лазерных характеристик пространственно-одномодовых лазеров с In(Ga)As КТ и InGaAsN КЯ в активной области, а также сравнение их с InGaAsP/InP лазером.

7. Произведено сравнение лазерных характеристик для структур с InGaAsN квантовыми ямами, помещенными в GaAs или InGaAsN окружающую матрицу. Показано, что помещение InGaAsN квантовой ямы в матрицу InGaAsN, решеточно согласованную с GaAs, приводит к сильному уменьшению пороговой плотности тока и увеличению внешней дифференциальной эффективности в лазерных структурах на их основе.

8. Достигнута низкопороговая (пороговая плотность тока 390 А/см2, плотность

•у « тока прозрачности 190А/см), с низкими внутренними потерями (3.6см"), высокоэффективная (64%) генерация в лазере в геометрии широкого полоска длиной 2 мм на основе одиночной InGaAsN квантовой ямы.

9. Показана возможность управления длиной волны генерации лазерных структур с In(Ga)As КТ с помощью высокотемпературного отжига (700°С). Высокотемпературный отжиг In(Ga)As КТ, помещенных в сверхрешетку AlAs/GaAs позволяет изменять длину волны генерации с 1290 нм до 916 нм без ухудшения пороговой плотности тока.

10. Достигнута наименьшая длина волны генерации (845 нм) в лазерном диоде с In(Ga)As КТ на подложке GaAs с помощью высокотемпературного отжига при температуре 750°С.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Никитина, Екатерина Викторовна, Санкт-Петербург

1. Д.В.Иоргачев, О.В.Бондаренко, Волоконно-оптические кабели и линии связи, Эко-Трендз, 2002

2. S. Seki, Н. Oohasi, Н. Sugiura, Т. Hirono, and К. Yokoyama. J. Appl. Phys., 1996, vol.79, pp. 2192-2196

3. B.B. Elenkrig, S. Smetona, J.G. Simmons, T. Makino, and J.D. Evans, J. Appl. Phys., 1999, vol. 85, pp. 2367-2370

4. K. Mukai, N. Ohtsuka, M. Sugawara, and S. Yamazaki, Jpn. J. Appl. Phys. Lett., 1994, vol.33, p.1710.

5. V. M. Ustinov, N. A. Maleev, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, A. Yu. Egorov, A. V. Lunev, В. V. Volovik, I. L. Krestnikov, Yu. G. Musikhin, N. A. Bert, P. S. Kop'ev, Zh. I. Alferov, N. N. Ledentsov, and D. Bimberg, Appl. Phys. Lett. 74, 2815 (1999)

6. Kondow M. et al // IEEE J. Sel. Topics Quant. Electron. 3, 719 (1997)

7. V. M. Ustinov, A. E. Zhukov, A. Yu. Egorov, N. A. Maleev, Quantum dot lasers, Oxford university press, 2003

8. Ж.И. Алферов, Речь на открытии 8-й международной конференции "Nanostructures: Physics and Technology", St.Petersburg, Russia, June 2000

9. М.М.Бутусов, С.М.Верник, С.Л.Галкин и др., Волоконно-оптические системы передачи. Москва, Радио и связь, 1992

10. W. W. Chow, К. D. Choquette, М. Н. Crawford, К. L. Lear, and G. R. Hadley, "Design, fabrication and performance of infrared and visible vertical-cavity surface-emitting lasers", IEEE J. Quantum Electron. 33(10), 1810-1821 (1997)

11. M.Fisher, D.Gollub, M.Reinhardt, A.Forchel, 2001 International Conterence on InP and related materials, 14-18 May, 2001, Nara, Japan

12. Y.Qian, Z.H.Zhu, Y.H.Lo, D.L.Huffaker, D.G.Deppe, H.Q.Hou, B.E.Hammons, W.Lin, Y.K.Tu, Appl.Phys.Lett., 71(1), 25-27, (1997)

13. D. I. Babic, K. Streubel, R. P. Mirin, N. M. Margalit, J. E. Bowers, E. L. Hu, D. E. Mars, L. Yang, and K. Carey, "Room-temperature continuous-wave operation of 1.54-|im vertical-cavity lasersIEEE Photon. Technol. Lett. 7(10), 1225-1227 (1995)

14. M. Kondow, K. Uomi, A. Niwa, T. Kitatani, S. Watahiki, and Y. Yazawa, "GalnNAs: A novel material for long-wavelength-range laser diodes with excellent high-temperature performance", Jpn. J. Appl. Phys. 35(2B), 1273-1275 (1996).

15. Yamada M., Anan Т., Tokutome К., Kamei A., Nishi K., Sugou S., IEEE Photonics Technology Letters, «Low-threshold operation of 1.3 цш GaAsSb quantum-well lasers directly grown on GaAs substrates», 12, 774-776 (2000)

16. M.Yamada, T.Anan, K.Kurihana, K.Nishi et al., Ellectr.Lett., 36(7), 637(2000)

17. Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, В.А.Щукин, П.С.Копьев, Ж.И.Алферов, Д.Бимберг, «Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры, (обзор)», ФТП, 32(4), стр.385-410 (1998)

18. A.E.Zhukov, A.R.Kovsh, S.S.Mikhrin, V.P.Vasirev, E.S.Semenova, N.A.Maleev, V.M.Ustinov, M.M.Kulagina, E.V.Nikitina, I.P.Soshnikov, Yu.M.Shernyakov,

19. С.С.Михрин, А.Е.Жуков, А.Р.Ковш, Н.А.Малеев, А.П.Васильев, Е.С.Семенова, В.М.Устинов, М.М.Кулагина, Е.В.Никитина, И.П.Сошников, Ю.М.Шерняков, Д.А.Лившиц, Н.В.Крыжановская, Д.С.Сизов, М.В.Максимов, А.Ф.Цацульников,

20. H.Н.Леденцов, D.Bimberg, Ж.И.Алферов " Высокоэффективные (rjD>S0%) длинноволновые (А>1.25 мкм) лазеры на основе квантовых точек на подложках GaAs" ФТП, 36(11), 1400-1407 (2002)

21. В.А.Одноблюдов, А.Ю.Егоров, М.М.Кулагина, Н.А.Малеев, Ю.М.Шерняков,

22. E.В.Никитина, В.М.Устинов, «Низкопороговые инжекционные лазеры на основе одиночных квантовых ям InGaAsN, работающие в районе длины волны13 мкм.», ФТП, 38(5), 630-633 (2004)

23. А.Е. Жуков, Б.В. Воловик, С.С. Михрин, Н.А. Малеев, А.Ф. Цацульников, Е.В. Никитина, И.Н. Каяндер, В.М. Устинов, Н.Н. Леденцов, «Электролюминесценция в диапазоне 1.55-1.6 мкм диодных структур с квантовыми точками на GaAs.», ПЖТФ, 27(17), 51-56, (2001)

24. Yang X., Jurkovic J., Heroux J.B., Wang W.I., «Molecular beam epitaxial growth of InGaAsN:Sb/GaAs quantum wells for long-wavelength semiconductor lasers», Applied Physics Letters, 1999, 75, 178-180

25. Gambin V., Wonnil Ha , Wistley M., Yuen H., Bank S.R., Kim S.M., Harris J.S., «GalnNAsSb for 1.3 1.6 цт-long wavelength lasers grown by molecular beam epitaxy», IEEE J. Select. Top. Quantum Electronics, 2002, 8, 795-800

26. Fischer M., Reinhardt M., Forhel A., «GalnAsN/GaAs laser diodes operating atl.52mm», ElectronicsLetters, 2000,36(14), 1208-1209

27. А.Е.Жуков, А.П.Васильев, А.Р.Ковш, С.С.Михрин, Е.С.Семенова, А.Ю.Егоров,

28. М.В.Максимов, Ю.М.Шерняков, Н.В.Крыжановская, А.Г.Гладышев, Ю.Г.Мусихин, Н.Н.Леденцов, А.Е.Жуков, А.П.Васильев, А.Р.Ковш,

29. C.С.Михрин,Е.С.Семенова, Н.А.Малеев, Е.В.Никитина, В.М.Устинов,

30. Ж.И.Алферов, «Мощные лазеры на квантовых точках InAs—InGaAs спектрального диапазона 1.5 мкм, выращенные на подложках GaAs»,OTn 38(6), 763-766 (2004)

31. M.A.Herman, H.Sitter, Molecular beam epitaxy. Fundamentals and current status., Springer series in Materials science., Vol.7. Springer-Verlag, (1989)

32. L.I.Maissel, R.Glang (eds.)Handbook of Thin Film Technology (McGraw-Hill, New York 1970)

33. K.G.Gunther: Z.Naturforsch.l3A, 1081 (1958)

34. M.G.Panish, A.Y.Cho, Molecular beam epitaxy, Spectrum, 17(4) 18 (1980)

35. B.Bolger, P.K.Larsen, Rev.Sci.Instrum., 57, 1363 (1986)

36. J.H.Neave, B.AJoyce, P.J.Dobson, N.Norton< Appl.Phus.A31, 1 (1983)

37. T.Sakamoto, H.Funabashi, K.Ohta, T.Nakagawa, J.J.Kawai, T.Kojima, Y.Bando, Superlattices and Microstructures, 1, 347 (1985)

38. E.Tokumitsu,Y.Kudou, M.Konagai, K.Takahashi, J.Appl.Phus., 55,3163 (1985)

39. Молекулярно пучковая эпитаксия и гетероструктуры, М., "Мир", 1989

40. M.D.Lumb, Luminescence Spectroscopy, Academic, New York, 1978

41. М.Шур, Современные приборы на основе арсенида галлия., Москва «Мир», 1991

42. Rhoderick Е.Н., Metal-Semiconductor contacts, Clarendon Press, Oxford, 1978

43. Braslau N., Gunn J.B., Staples J.L., Metal-semiconductor contact for GaAs bulk effect devices., Solid-State Electron., 10, pp.3 81-383 (1967)

44. Braslau N., Alloyed ohmic contacts to GaAs., J. Vac. Sci. Technol., 19(3), p.803 (1981)

45. Ogawa M., J.Appl.Phys., 51,p.406 (1980)

46. Yoder M., Solid State Electron., 23, p.l 17 (1980)

47. Gohen H.J., Yu A.Y.C., Ohmic contacts to epitaxial p-GaAs., Solid State Electron., 14, pp.515-517 (1971)

48. Matino H., Tokunaga M., Contact resistance of several metals and alloys to GaAs., J. Electrochem. Soc., 116, pp.709-711 (1979)

49. Robinson G.Y., Schottky diodes and ohmic contacts for the III-V semiconductors, in: Physics, and Chemistry of III-V Seniconductor Interfaces, C.W.Wilmsen (ed.) Plenum, New York, 1981

50. Reeves G.K., Harrison H.B., Obtaining the specific contact resistance from transmission line model measurements., IEEE Electron Devise Lett., EDL-3(5), pp.111-113 (1982)

51. И.Броудай, Дж.Мерей, Физические основы микротехнологии, Москва «Мир», 1985

52. Coburn J.W., Winters H.F., Plasma Ething a discussion of Mechanisms, J.Vac. Sci.Technol., 16 (March-April 1979)

53. K.Petermann "Laser diode modulation and noise", Kluwer Academic Publishers, 1988, p.36.

54. InGaAsP Alloy semiconductors, Edited by T.P. Pearsall, New-York, 1982

55. N.N.Ledentsov, "Ordered arrays of quantum dots", Proc. of the 23 Int. Conf. on the Physics of Semiconductors, Berlin, Germany, M.Scheffler and R.Zimmerman, ed., v. 1, 19(1996)

56. D.Leonard, M.Krishnamurthy, L.M.reaves, S.P.DenBaars, and P.M.Petroff, Direct formation of quantum-sized dots from uniform coherent islands of InGaAs on GaAs surfaces, Appl. Phys. Lett., v.63, No.23, 3203 (1993).

57. Э. Зенгуил, Рост кристаллов, "Физика поверхности", М. Мир, 1990, стр.506-511

58. J.M.Moison, F.Houzay, F.Barthe, L.Leprince, E.Andre, and O.Vatel, Self-organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs, Appl. Phys. Lett., v.64, No.2, 198 (1994)

59. P.Chen, Q.Xie, A.Madhukar, L.Chen, and A.Konkar, Mechanisms of strained island formation in molecular beam epitaxy of InAs on GaAs(lOO), J. Vac. Sci. Technol. B, v.12, No.4,2568(1994)

60. H.Kitabayashi and T.Yano, Atomic force microscope observation of the initial stage of InAs growth on GaAs substrates, Proc. 8th Int. Conf. on MBE, aug.29-sept.2, 1994 (Osaka, Japan), pp.415-416.

61. J.S.Lee, K.Kudo, S.Niki, A.Yamada, Y.Makita, and K.Tanaka, The initial growth stage of the InAs quantum well structures on variously oriented GaAs substrates, Jpn. J. Appl. Phys., v.32, No.l 1A, 4889 (1993)

62. V.A.Shchukin, N.N.Ledentsov, P.S.Kop'ev, and D.Bimberg, Spontaneous formation of ordered arrays of quantum dots, Proc. Int. Semiconductor Device Research Simposium, Dec.5-8, 1995 (Charlottesville, Virginia, USA), pp.581-584

63. M.Grundmann, J.Christen, N.N.Ledentsov, J.Bohrer, D.Bimberg, S.S.Ruvimov, P.Werner, U.Richter, U.Gosele, J.Heydenreich, V.M.Ustinov, A.Yu.Egorov,

64. A.E.Zhukov, P.S.Kop'ev, and Zh.I.Alferov, Ultranarrow luminescence lines from single quantum dots, Phys. Rev. Lett., v.74, No 20,4043 (1995)

65. Д.С.Сизов, М.В.Максимов, А.Ф.Цацульников, Н.А.Черкашин,

66. Н.В.Крыжановская, А.Б.Жуков, Н.А.Малеев, С.С.Михрин, А.П.Васильев, ♦ *

67. Р.Селин , В.М.Устинов,Н.Н.Леденцов, Д.Бимберг , Ж.И.Алферов, «Влияние условий отжига на испарение дефектных областей в структурах с квантовыми точками InGaAs в матрице GaAs», ФТП 36(9), 1097-1104 (2002)

68. А.Ю.Егоров, В.А.Одноблюдов, Н.В.Крыжановская, В.В.Мамутин,

69. B.М.Устинов, «Взаимное расположение краев энергетических зон в гетероструктурах GaAs/GaAsN/InGaAs», ФТП 36(12), стр. 1440-1444 (2002)

70. Н. P. Xin and С. W. Tu, "GalnNAs/GaAs multiple quantum wells grown by gas-source molecular beam epitaxy",^/. Phys. Lett. 72(19), 2442-2444 (1998)

71. S. Sato and S. Satoh, "Metalorganic chemical vapor deposition of GalnNAs lattice matched to GaAs for long-wavelength laser diodes", J. Cryst. Growth 192, 381-385 (1998).

72. S. Francoeur, G. Sivaraman, Y. Qiu, S. Nikishin, and H. Temkin, "Luminescence of as-grown and thermally annealed GaAsN/GaAs", Appl. Phys. Lett. 72(15), 1857-1859 (1998).

73. T. Kageyama, T. Miyamoto, S. Makino, F. Koyama, and K. Iga, "Thermal annealing of GalnNAs/GaAs quantum wells grown by chemical beam epitaxy and its effect on photoluminescence", Jpn. J. Appl. Phys. 38(3B), L298-L300 (1999)

74. T. Kitatani, K. Nakahara, M. Kondow, K. Uomi, and T. Tanaka, "Mechanism analysis of improved GalnNAs optical properties through thermal annealing", J. Cryst. Growth 209, 345-349 (2000).

75. Maclean J.O., Wallis D.J. et al, МВЕ XI, September, Beijing, China, 2000

76. Одноблюдов B.A., КовшА.Р., Жуков A.E., Егоров А.Ю., Малеев Н.А., Михрин С.С., Устинов В.М, «Выращивание соединений (Al)GaAsN методом молекулярно-пучковой эпитаксии с использованием аммиака», ПЖТФ 2002, 28(12), стр. 62-71

77. Kageyama Т., Miyamoto Т., Makino Sh., Koyama F., Iga К. // Jpn. Appl. Phys. V. 38. P. L298-300. (1999)

78. Mars D.E., Babic D.I., Kaneko Y., Ying-Lan Chang, Subramanya S., Kruger J.,Perlin P., Weber E.R. // J. Vac. Sci. Technology. В 17 (3). P. 1272-1275 (1999)

79. H.P.Xin, C.W. Tu, "GalnNAs/GaAs multiple quantum well grown by gas-source molecular beam epitaxy." Appl.Phys. Lett., 72(19), pp 2442-2444 (1998)

80. T.FL Chen, B.Zhao, Y.H. Zhuang et al., Appl.Phys. Lett., 60(15), pp 1782-1784 (1992)

81. D.L.Huffaker, G.Park, Z.Zou et a\J/IEEE J.Selected Topics in Quantum Electronics., 6(3), pp.452-461 (2000)

82. Shchekin O.B., Ahn J.,Deppe D.G., High temperature performance of a self-organized quantum dot laser wich a stacked p-doped active region, Electron. Lett., 2002,38(14), pp. 712-713

83. Kovsh A.R., Wang J.S., Wei L., Shiao R.S., Chi J.Y., Volovik B.V., Tsatsurnikov A.F., Ustinov V.M., Molecular beam epitaxy growth of GaAsN layers with high luminescency efficiency, J. Vac. Sci. Technol. B, 20(3), 2002, pp.1158-1161

84. H.A.Wonill, V.Gambin, B.Sank, M.Wistey, H.Yuen, L.Goddard, K.Seongsin, J.Harris, Abstracts Int. Conf. on Molecular Beam Epitaxy, v.61, p.89 (2002)

85. T. Kageyama et al, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 38, L298 (1999)

86. N.Chand, E.E.Becker, J.P. van der Ziel, S.N.G. Chu, N.K. Dutta, «Excellent uniformity and very low (<50 A/cm2) threshold current density strained InGaAs quantum well diode lasers on GaAs substrate.» Appl. Phys. Lett. 58(20), 1704-1706(1991)

87. S. Sato and S. Satoh, "High-Temperature Characteristic in 1.3- цт-Range Highly Strained GalnNAs Ridge Stripe Lasers Grown by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition" IEEE Photon. Technol. Lett. 11(12), 1560-1562 (1999)

88. А.Е.Жуков, А.П.Васильев, А.Р.Ковш, и др., ФТП, 37(12), 1461-1464 (2003)

89. A.O.Kosogov, P.Werner, U.Gosele, et al., «Structural and optical properties of InAs-GaAs quantum dots subjected to high temperature annealing», Appl.Phys.Lett. 69(20), 3072-3074, (1996)

90. D.G. Deppe, N.Holonjak, "Atom diffusion and impurity-induced layer disordering in quantum well III-V semiconductor heterostructures.", J. Appl. Phys., 64, R93 (1988)