Reaktive Ionenätzanlage mit induktiv gekoppelter Plasmaquelle (ICP-RIE etcher)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Ätzanlage wurde in den ersten drei Jahren eingesetzt für die Nanostrukturierung von III-V- Halbleitermaterialien. Dabei wurden sowohl Strukturen für optoelektronische Bauelemente als auch Strukturen für Grundlagenuntersuchungen hergestellt. Diese Anlage war u.a. zentraler Bestandteil bei der Entwicklung von DFB-Lasern basierend auf oberflächendefinierten Gittern im Rahmen des EU-Projektes "DeLight", und bei der Entwicklung von hochfrequenz-modulierbaren Stegwellenleiterlasern auf Quantenpunktbasis, mit denen neue Rekordwerte von 22 GBit/s im 1.55 µm Wellenlängenbereich erzielt wurden. Die Anlage wurde auch eingesetzt in den EU-Projekten "Gospel" und "Brighter" als auch in dem Marie-Curie Projekt "Mitepho" zur Herstellung von III-V Bauelementstrukturen. Neben dem Einsatz von Standardprozessen, wurden in dieser Zeit auch verschiedene, jeweils auf unterschiedliche Materialien abgestimmte neuartige Ätzprozesse entwickelt unter Verwendung von Chlorhaltigen Mischgasen (z.B., Cl2 mit Ar, CH4, O2, oder H2). Dabei gelang es erstmals einen neues "gaschopping"-Verfahren zu entwickeln, mit dem man neue Rekordwerte im Aspektverhältnis (> 40) in InP erzielen kann. Aktuelle Arbeiten zur Halbleiternanostrukturierung werden durchgeführt in dem grundlagenorientierten BMBF-Projekt "QuaHL-Rep", bei dem Einzelphotonenemitter bzw. QuBit-Systeme für die Quanteninformationsverarbeitung entwickelt und untersucht werden (z.B. Diamantsäulen mit eingebetteten NV-Zentren hergestellt mit Sauerstoffplasma-Ätzung), bzw. in dem BMBF-Projekt "Monolop" (Eureka-Projekt "Saser"), bei dem auf InP-basierenden Quantenpunktmaterialien Multi-Wellenlängen DFB-Laserarrays mit optischen Kopplern und breitbandigen optischen Halbleiterverstärker monolithisch integriert werden. Damit sollen ultra-schmalbandige, weit abstimmbaren Hochleistungslichtquellen realisiert werden, die in der kohärenten optischen Übertragungstechnik als Lokaloszillator eingesetzt werden für zukünftige multi-100 Terabit Übertragungsstrecken. Mit dieser "state-of-the-art" Trockenätzanlage wird es möglich sein auch in Zukunft an interessanten Forschungsprojekten zu Halbleiternanostrukturierung zu arbeiten, bzw. entsprechende Drittmittel einzuwerben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Deeply etched surface-defined InP gratings for low-cost DFB laser processing based on newly developed ICP-RIE process". MNE, Ghent, Belgium (Sept. 2009)
S. Afzal, F. Schnabel, W. Scholz, J.P. Reithmaier
- "1.3 µm two-section DBR lasers based on surface defined gratings for high speed telecommunication". IEEE Phot. Technol. Lett. 23, pp. 411-413 (2011)
S. Afzal, F. Schnabel, W. Scholz, J.P. Reithmaier, D. Gready, G. Eisenstein, P. Melanen, V. Vilokkinen, I. Montrosset, M. Vallone
- "Gas Chopping Etching Process for InP Based Nanostructures with High Aspect Ratios". J. Vac. Sci. & Technol. B 30, 060601 (2012)
S. Afzal, J.P. Reithmaier
- "High Speed Low Noise InAs/InAlGaAs/InP 1.55 µm Quantum Dot Lasers". IEEE Phot. Technol. Lett. 24, pp. 809-811 (2012)
D. Gready, G. Eisenstein, C. Gilfert, V. Ivanov, J.P. Reithmaier
- "High-gain wavelength-stabilized 1.55 µm InAs/InP(100) based lasers with reduced number of quantum dot active layers". Appl. Phys. Lett. 102, 221117(2013)
V.I. Sichkovskyi, M. Waniczek, J.P. Reithmaier
- "Investigation ofNV centers in diamond nanocrystallites and nanopillars". phys. stat. sol. b 250, 48 (2013)
E. Petkov, C. Popov, T. Rendler, C. Petkov, F. Schnabel, H. Fedder, S.Y. Lee, W. Kulisch, J.P. Reithmaier, J. Wrachtrup
- Reactive ion etching of nanocrystalline diamond for the fabrication of one-dimensional nanopillars. Diamond Relat. Mater. 36, 58 (2013)
Evtimova, W. Kulisch, C. Petkov, E. Petkov, F. Schnabel, J.P. Reithmaier, C. Popov
