Metallorganische Gasphasenepitaxie Anlage für Forschungszwecke
Final Report Abstract
Die beschaffte Metallorganische Gasphasenepitaxie-Anlage ist zu einem zentralen Bestandteil der Halbleiterentwicklung am Institut geworden. Die Homogenität der abgeschiedenen Heterostrukturen ist über den gesamten Wafer ausgezeichnet. Die Emissionseffizienz der lichtemittierenden Strukturen hat sich auf Grund der wesentlich besseren Kristallqualität deutlich gesteigert. Damit können sowohl im Bereich der Quantenfilm als auch der Quantenpunkt-basierten Bauelemente deutlich höhere optische Ausgangsleistungen erreicht werden. Die am Institut entwickelten roten Halbleiterscheibenlaser im Spektralbereich zwischen 640 nm – 660nm sind durch die verbesserte Kristallqualität zu den leistungsstärksten Bauteilen weltweit geworden. Durch Verwendung von frequenzverdoppelten Kristallen im Resonator konnten sogar im ultravioletten Spektralbereich um 330 nm Rekordleistungen von bis zu 430 mW erreicht werden. Die Herstellung von sättigbaren Halbleiterspielgen hat durch die neue Anlage auch einen deutlichen Aufschwung erhalten. Es könnte zum ersten Mal ein vollständig Quantenpunkt basierter modengekoppelter Laser im Materialsystem AlGaInP gezeigt werden, mit einer Breite der Laserpulse von 1 ps und einer mittleren Laserleistung von 10 mW. Auch hier konnte mittels Frequenz-Verdopplung ein modengekoppelter Laser bei 330 nm realisiert werden. Basierend auf diesen Erfolgen mit neuen hervorragenden Halbleiterheterostrukturen sind nun komplexe Realisierungen von Halbleiterscheibenlasern möglich geworden. Auch im Bereich der Quantenpunktgrundlagenforschung konnten mit dem neu beschafften Gerät entscheidende Experimente realisiert werden. Zum Beispiel wurden InAs Quantenpunkte erfolgreich epitaktisch in Wellenleiterstrukturen integriert um die volle Funktionalität eines Strahlteilers integriert auf einem Halbleiterchip zu demonstrieren. Dies stellt einen grundlegenden ersten Schritt zur vollständigen Integration von quantenoptischen Prozessen auf Chiplevel dar. Auch die Einbettung von InGaAs Quantenpunkten, welche im Telekomunikations-relevanten Wellenlängenbereich um 1,3 µm emittieren, in komplexe Bauteilstrukturen zur Erhöhung der Extraktionseffizienz, sowie zum Aufbau von kompakten Faser-basierten Quellen ist nun realisierbar.
Publications
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R. Bek, S. Baumgärtner, F. Sauter, H. Kahle, T. Schwarzbäck, M. Jetter, and P. Michler
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Metal-organic vapor-phase epitaxy-grown ultra-low density InGaAs/GaAs quantum dots exhibiting cascaded single-photon emission at 1.3 µm. Appl. Phys. Lett. 106, 122105 (2015)
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Monolithic on-chip integration of semiconductor waveguides, beamsplitters and single-photon sources. J. Phys. D: Appl. Phys. 48 085101 (2015)
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