Al-freie Antimonid-Laser auf GaSb- und InAs-Substrat und der Weg dorthin
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ziel des Projekts war die Realisierung von Antimonid-Lasern mit Schichtenfolgen, die kein AI enthalten. Denn AI-Freiheit erlaubt eine längere Laser-Lebensdauer oder aber erhöhte Pumpleistungen/- ströme, was zu höheren Ausgangsleistungen führt. Zwar wurde nicht völlige AI-Freiheit erreicht, aber AI-Freiheit innerhalb der aktiven Schichtentfolgen. Und AI in der wellenleitenden Überstruktur wird weniger um der Wellenleitung willen benötigt, als zum "confinement" der Ladungsträger, zumindest beim optischen Pumpen. Üblicherweise werden Antimonid-Laser auf GaSb-Substrat gewachsen. Das Konzept mit AIfreier aktiver Zone konnte auf den Fall mit InAs-Substrat übertragen werden. Schichtdesigns mit vollständiger Gitteranpassung auf InAs- oder GaSb-Substrat wurden realisiert, was das kontrollierte, sehr gute Wachstum von Schichten ternärer und quaternärer Zusammensetzungen voraussetzte, das innerhalb des Projekts entwickelt wurde. Das genaue Design und die präzise Schichtcharakterisierung offenbarten, dass im Fall kompletter AI-Freiheit (entgegen früheren Annahmen) nicht unbedingt auf Leckwellenleiter-Strukturen ausgewichen werden muss, weil die erzielbaren Brechungsindexsprünge für eine gute Totalreflexions- Wellenleitung ausreichend groß sein können. Allerdings wird AI in der wellen l eilenden Überstruktur zumindest beim optischen Pumpen schon aus Gründen des "carrier confinement" benötigt. Das Projektziel, auf AI überall, d.h. nicht nur in der aktiven Schichtenfolge, sondern auch in der Wellenleiter-Überstruktur zu verzichten, hat sich als unrealistisch erwiesen. Dennoch ist der Verzicht auf AI wenigstens in der aktiven Schichtenfolge ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Mittelinfrarot-Antimonid-Laser, i.e. zur Erhöhung der Laser-Lebensdauern oder - bei Inkaufnahme einer relativ geringen Lebensdauer - zur Erhöhung der Ausgangsleistungen bei Erhöhung der Pumpleistung oder des Pumpstroms. Damit wird der Einsatz solcher Laser, u.a. auch im Feldeinsatz in der Spurengas- und Lösungsmittelanalyse, wesentlich praktikabler.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Temperature and carrier density dependence of Auger recombination in a 3.4 \im InAs/GaSb /AlSb type-II laser device. Semicond. Sei. Technol. 17 (2002) M 15-1122
J.O. Drumm, B. Vogelgesang, G. Hoffmann, C. Schwender, N. Herhammer, H. Fouckhardt
- Detailed X-ray diffraction studies on optically pumped mid-infrared W-lasers. J. Cryst. Growth 257 (2003) 42-50
G. Hoffmann, H.J. Schimper, C. Schwender, N. Herhammer, G.F. West, B. Vogelgesang, J.O. Drumm, H. Fouckhardt, M. Scheib
- X-ray study of interface stoichiometry and electronic properties of optically pumped antimonide-based midinfrared W-laser structures. IEE Proceedings Optoelectronics 150, 4 (2003) 403-408
G. Hoffmann, C. Schwender, B. Vogelgesang, H.-J. Schimper, J.O. Drumm, N. Herhammer, G. West, H. Fouckhardt, M. Scheib
- Waveguide-based broadband type-II hetero structure photodiode on In As substrate. IEEE PTL-16, 5 (2004) 1358-1360
A.R, Giehl, M. Gumbel, C. Schwender, N. Herhammer, H. Fouckhardt
- X-ray studies and time-resolved p ho to luminesce nee on optically pumped antimonide-based midinfrared type-II-laser structure. Spectrochim. Acta A: Mol. & Biomol. Spectrosc. 60, 14 (2004) 3387-3392
C. Schwender, J.O. Drumm, G. Hoffmann, B. Vogelgesang, H. Fouckhardt
