Research on GaInAAs semiconductor alloy for temperature-insensitive wavelength semiconductor lasers

温度不敏感波长半导体激光器用GaInAAs半导体合金的研究

基本信息

  • 批准号:
    17360140
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2007
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Research of laser diodes whose wavelength do not fluctuate with ambient temperature variation is performed. A new semiconductor GaNAsBi alloy which has been created by our laboratory, was grown on n-GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) using solid Ga, Bi, As sources and nitrogen radicals generated from N_2 gas in rf plasma. The temperature dependency of its energy band is shown to be very small, 0.16meV/K, which is confirmed by photoluminescence (PL) measurement. The PL optical output from a GaNAsBi layer, which has two cleaved facets for Fabry-Perot cavity, was measured as a function of excitation optical power using 0.98μm pump laser as an excitation light source. Nonlinear increase in PL intensity has been observed at 100K by 400mW pump laser intensity. As excitation optical power of pump laser is limited, lasing was-not confirmed. To measure electroluminescence(EL) characteristics of GaNAsBi diodes, GaNAsBi/GaAs double-heterostructure (DH) was also grown by MBE. SiO_2 stripe laser structure was fabricated using conventional processing technique and sputtered SiO_2 film. The EL of the DH diodes was measured under pulse current condition at several temperatures using cryostat. The temperature dependence of the EL peak energy of the DH diodes was 0.09 nm/K in the temperature range of 100- 300K, much smaller than the temperature dependence of EL emission from GaInAsP/ InP DH diodes. The temperature dependence of the absorption edge is also measured and shown to be about 0.2 meV/K in the temperature range of 193-300K. This temperature-insensitive wavelength absorption characteristics of GaN_yAs_<1xy>Bi_x/GaAs DH diodes is also applicable to semiconductor optical modulator.Based on the research, a new semiconductor laser with small wavelength fluctuation with temperature variation might be obtainable by improving GaNAsBi alloy quality and laser processing technology.
我们实验室研制了一种新型半导体GaNAsBi合金,它是采用固体Ga、Bi、As通过分子束外延(MBE)技术在n-GaAs衬底上生长的,其波长不随环境温度变化而波动。射频等离子体中N_2气体产生的氮自由基和其能带的温度依赖性非常小,为0.16meV/K,这通过光致发光(PL)测量得到证实。使用 0.98μm 泵浦激光器作为激发光源,测量了 GaNAsBi 层的 PL 光输出,该层具有两个用于法布里-珀罗腔的解理面,作为激发光功率的函数,在 100K 时观察到 PL 强度的非线性增加。 400mW 泵浦激光强度。由于泵浦激光的激发光功率有限,因此无法测量 GaNAsBi 的电致发光(EL)特性。采用传统的加工技术制备了GaNAsBi/GaAs双异质结构(DH),并使用低温恒温器在脉冲电流条件下测量了溅射的SiO_2薄膜。 DH 二极管的 EL 峰值能量的温度依赖性在 100-300K 的温度范围内为 0.09 nm/K,远小于 GaInAsP/ InP DH 二极管 EL 发射的温度依赖性。还测量了吸收边缘的温度依赖性,结果表明在 193-300K 的温度范围内,该吸收边缘的温度依赖性约为 0.2 meV/K。 GaN_yAs_<1xy>Bi_x/GaAs DH二极管的特性也适用于半导体光调制器。基于此研究,一种新型小波长半导体激光器通过提高GaNAsBi合金质量和激光加工技术,可以实现随温度变化的波动。

项目成果

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专著数量(0)
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专利数量(0)
MBE growth of quatemary InGaAsBi alloy", Jpn. J. Appl. Phys., Part I, Vol.45, pp.67-69, 2006
四元 InGaAsBi 合金的 MBE 生长”,Jpn. J. Appl. Phys.,第一部分,Vol.45,第 67-69 页,2006 年
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    G.;Feng;M.;Yoshimoto;K.;Oe;A.m;Chayahara;Y.m;Horino
  • 通讯作者:
    Horino
Low temperature dependence of light emission and absorption of GaNAsBi/GaAs DH diodes
GaNAsBi/GaAs DH 二极管的光发射和吸收的低温依赖性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    H.;Kazama;Y.;Tanaka;M.;Yoshimoto;W.;Huang;G.;Feng;K.;Yamashita;Y.;Kondo;S.;Tsuji;K.;Oe
  • 通讯作者:
    Oe
現代工学入門 半導体材料とデバイス
现代工程导论 半导体材料与器件
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松波弘之;尾江邦重
  • 通讯作者:
    尾江邦重
GaAsBi/GaAs多重量子井戸構造の製作(II)
GaAsBi/GaAs多量子阱结构的制备(二)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    富永依里子;他
  • 通讯作者:
Temperature dependence of Bi behavior in MBE growth of InGaAs/InP
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2006.11.242
  • 发表时间:
    2007-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    G. Feng;K. Oe;M. Yoshimoto
  • 通讯作者:
    G. Feng;K. Oe;M. Yoshimoto
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    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
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