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Entwicklung von optisch pumpbaren UVC-Lasern auf AIGaN-Basis

Printausgabe
EUR 44,90

E-Book
EUR 31,40

Entwicklung von optisch pumpbaren UVC-Lasern auf AIGaN-Basis (Band 47)

Jörg Jeschke (Autor)

Vorschau

Leseprobe, PDF (810 KB)
Inhaltsverzeichnis, PDF (520 KB)

ISBN-13 (Printausgabe) 9783736999183
ISBN-13 (E-Book) 9783736989184
Sprache Deutsch
Seitenanzahl 176
Auflage 1.
Buchreihe Innovationen mit Mikrowellen und Licht. Forschungsberichte aus dem Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik
Band 47
Erscheinungsort Göttingen
Promotionsort TU Berlin
Erscheinungsdatum 16.01.2019
Allgemeine Einordnung Dissertation
Fachbereiche Physik der kondensierten Materie (einschließlich Festkörperphysik, Optik)
Schlagwörter AlGaN-Halbleiter, Kristall- Bandstruktur, Polarisation, Laser, Ladungsträgerdynamik, Optische Moden, Laserbedingungen, MOVPE-Reaktor, A1N/Saphir-Templates, Prozessstabilität, Si-Dotierung, pumpbare Laserstrukturen, Röntgendiffraktometrie, Rasterelektronenmikroskopie, Kathodolumineszenz, Sekundärionenmassenspektrometrie, Photolumineszenz, Optische Pumpen, Wachstumraten, Gasphasenreaktionen, Sliziumhintergrund in undortiertem A1 0.7Ga03N, Substrat-Fehlschnitt, Dotierhöhe,Quantenfilm, Barrieren
Beschreibung

Halbleiterlaser sind für vielfältige Anwendungen in vielen Wellenlängen kommerziell verfügbar. Im tiefen UV mit Wellenlängen < 300 nm jedoch konnten bisher keine elektrisch pumpbaren Laserdioden realisiert werden – trotz einer Fülle interessanter Applikationen.
Um dies langfristig zu ändern, beschäftigt sich die vorliegende Dissertation mit der Realisierung und Optimierung optisch pumpbarer Laserstrukturen auf Basis von Aluminiumgalliumnitrid.
Durch die Analyse dieser einfacheren Bauelemente soll ein besseres Verständnis der relevanten physikalischen Parameter erreicht werden.
Dazu wird in der Arbeit zunächst das Wachstum der Halbleiter-Heterostrukturen mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie in Simulationen und experimentell untersucht. Es zeigt sich, dass Silizium je nach Wachstumsbedingungen unterschiedlich stark aus den Reaktorteilen ausdampft und in die Halbleiterschichten eingebaut wird. Die ersten realisierten Laser zeigten aufgrund einer sehr dicken AlN-Deckschicht hohe Schwellen von > 10 MW/cm², dafür aber auch die kürzeste bisher demonstrierte Emissionswellenlänge im verwendeten Materialsystem.
Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Einflüsse von Quantenfilmdicke und -anzahl, Substratfehlschnitt und Siliziumdotierung in verschiedenen Schichten auf die Laserschwellen sowie die interne Quanteneffizienz untersucht. Es zeigt sich, dass eine geringere Quantenfilmanzahl die nichtstrahlende Rekombination an Heterogrenzflächen verringert und dass Silizium in Abhängigkeit von der Dotierkonzentration die Dichte der Gruppe-III-Vakanzen sowie die Häufigkeit von Bandlückenfluktuationen beeinflusst. Dank der dabei gewonnenen Erkenntnisse konnten die Laserschwellen auf < 1 MW/cm² mit einem Bestwert von 640 kW/cm² reduziert werden.