WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Q-1 = Q-1 + Q-1 + Q-1, m a sr где Q-1 описывает радиационные потери идеального m микродиска, Q-1 учитывает потери, обусловленные опa тическим поглощением, Q-1 включает в себя потеsr ри вследствие рассеяния на неровностях поверхности на границе диска [2]. Если активная область микродиска представляет собой квантовую яму (КЯ), то вследствие большого коэффициента поглощения в КЯ ( 100-200 см-1) происходит уменьшение реальной добротности пассивного микрорезонатора (Q-1 ), а добротность необходимо определять на пороге просветления КЯ [10]. В случае КТ эффект просветления, при котором (как в случае КЯ) наблюдалось бы немонотонРис. 5. Спектры фотолюминесценции (PL) микродиска дианое поведение линии излучения, отсутствует (см. рис. 4), метром 5 мкм при различных температурах (a) и температурчто объясняется существенно меньшим поглощением в ная зависимость длины волны резонансной моды TE41, 1 (b), КТ ( 5-10 см-1). Следовательно, основным факто- точки Peff = 260 мкВт. b: штриховая линия — положение ром, лимитирующим добротность микродиска с субмо- максимума ФЛ субмонослойных КТ QD в зависимости от температуры.

нослойными КТ, является шероховатость вертикальной Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 486 С.А. Блохин, Н.В. Крыжановская, А.Г. Гладышев, Н.А. Малеев, А.Г. Кузьменков, Е.М. Аракчеева...

температура на участке 5-100 K составляет T0 245 K.

С увеличением температуры становится возможным выброс носителей из КТ (вследствие сравнительно слабой локализации носителей в субмонослойных КТ) в матрицу с последующей безызлучательной рекомбинацией как в матрице, так и на границе микродиска. Это приводит к резкому увеличению порога и уменьшению T0 до 60 K и исчезновению генерации при температурах выше 180 K.

4. Заключение Созданы высокодобротные полупроводниковые микродиски на подложке GaAs с асимметричным волноводом воздух/GaAs/(AlGa)x Oy, сформированным метоРис. 6. Зависимость порога генерации резонансной моды дом селективного оксидирования. Получена лазерная TE41, 1 микродиска диаметром 5 мкм от температуры.

генерация в микродисках такого типа с субмонослойными КТ InGaAs в качестве активной области при оптической накачке в диапазоне температур 5-180 K.

поверхности (стенки) диска. Необходимо также отмеВыше порога генерации наблюдается резкое увеличетить, что наличие поверхностной неровности 50 нм ние интенсивности ФЛ, сопровождаемое уменьшением может привести к резкому падению добротности микроспектральной ширины люминесценции резонансных мод.

диска и полностью подавить лазерную генерацию [15].

Экспериментальное значение добротности резонансных Таким образом, с помощью простейших оценок мод микродиска ограничено пределом разрешения ре(Q / ) мы получили добротность резонансной мо- гистрирующей системы и составляет не менее 104.

ды не менее 104, что сопоставимо с лучшими резуль- Cдвиг резонансной моды в длинноволновую область татами для микродисков на КТ, полученных с помощью с увеличением температуры обусловлен дисперсионноэлектронной литографии и плазмохимического травле- температурной зависимостью эффективного показателя ния [3,4]. Подчеркнем, что полученное значение доброт- преломления микродиска. Наблюдается немонотонная ности ограничено пределом разрешения регистрирую- зависимость порога генерации от температуры, что обусловлено сравнительно слабой локализацией носителей в щей системы.

субмонослойных КТ InGaAs.

Были проведены исследования фотолюминесценции микродисков в зависимости от оптической накачки при Работа выполнена при поддержке в рамках проекта различных температурах (см. рис. 5, a). Нам удалось SANDiE NMP4-CT-2004-500101, CRDF, проекта достичь лазерной генерации в микродиске диаметром SFB296 Deutsche Forschungsgemeinschaft, РФФИ (грант 5 мкм вплоть до температуры 180 K, при этом порог № 05-02-16922а), программы Отделения физических составил 66 мкВт. Следует отметить, что температурнаук РАН „Новые материалы и структуры“ и программы ный сдвиг резонансной моды в длинноволновую обфундаментальных исследований президиума РАН ласть (d/dT 0.5 /K) соответствует дисперсионно„Низкоразмерные квантовые структуры“.

температурной зависимости эффективного показателя Авторы благодарны В.М. Бусову и С.И. Трошкову за преломления микродиска (см. рис. 5, b), а не температурисследования структур методом растровой электронной ной зависимости ширины запрещенной зоны активной микроскопии.

области микродиска.

На рис. 6 приведена зависимость порога генерации Pth от температуры. Можно выделить две области с разной Список литературы характеристической температурой T0. Ход полученной зависимости коррелирует с температурной зависимо- [1] S.L. McCall, A.F.J. Levi, R.E. Slusher, S.J. Pearton, R.A. Logan. Appl. Phys. Lett., 60, 289 (1992).

стью интегральной интенсивности фотолюминесценции [2] R.E. Slusher, A.F.J. Levi, U. Mohideen, S.L. McCall, S.J. Pearсубмонослойных КТ InGaAs и объясняется температурton, R.A. Logan. Appl. Phys. Lett., 63, 1310 (1993).

ным выбросом носителей из КТ в матрицу. При низких [3] B. Gayral, J.M. Gerard, A. Lemaitre, C. Duppuis, L. Manin, температурах носители распределены случайным обраJ.L. Pelouard. Appl. Phys. Lett., 75, 1908 (1999).

зом по состояниям КТ и транспорт между КТ подавлен.

[4] P. Micher, A. Kiraz, L. Zhang, C. Becher, E. Hu, A. Imamoglu.

При этих условиях безызлучательной рекомбинацией, Appl. Phys. Lett., 77, 184 (2000).

в том числе и поверхностной, можно пренебречь. При [5] H. Cao, J.Y. Xu, W.H. Xiang, Y. Ma, S.-H. Chang, S.T. Ho, температурах меньше 100 K порог генерации микродисG.S. Solomon. Appl. Phys. Lett., 76, 3519 (2000).

ка, зависящий фактически только от добротности и уси- [6] T. Ide, T. Baba, J. Tatebayashi, S. Imamoto, T. Nakaoka, ления, мал и составляет 20 мкВт. Характеристическая Y. Arakawa. Appl. Phys. Lett., 85, 1326 (2004).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Оптические исследования микродисков на основе субмонослойных квантовых точек... [7] Tian Yang, O. Shchekin J.D. O’Brien, D.G. Deppe. Electron.

Lett., 39, 1657 (2003).

[8] B. Corbett, J. Justice, L. Considine, S. Walsh, W.M. Kelly.

IEEE Phot. Techn. Lett., 8, 855 (1996).

[9] S.M.K. Thiyagarajan, A.F.J. Levi, C.K. Lin, I. Kim, P.D. Dapkus, S.J. Pearton, D.G. Deppe. Electron. Lett., 34, 2333 (1998).

[10] D.S. Song, J.K. Hwang, C.K. Kim, D.H. Jang, Y.H. Lee. IEEE Phot. Techn. Lett., 12, 954 (2000).

[11] A.E. Zhukov, A.R. Kovsh, S.S. Mikhrin, N.A. Maleev, V.M. Ustinov, D.A. Livshits, I.S. Tarasov, D.A. Dedarev, M.V. Maximov, A.F. Tsatsul’nikov, I.P. Soshnikov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov, N.N. Ledeytsov, D. Bimberg. Electron. Lett., 35, 1845 (1999).

[12] S.S. Mikhrin A.R. Kovsh, A.E. Zhukov, D.A. Livshits, N.A. Maleev, A.P. Vasil’ev, Yu.M. Shernyakov, M.V. Maximov, N.A. Pihtin, I.S. Tarasov, V.M. Ustinov, N.N. Ledentsov, D. Bimberg, Zh.I. Alferov. 26th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors (Edinburgh, 2002) paper L2.3.

[13] С.А. Блохин, А.Н. Смирнов, А.В. Сахаров, А.Г. Гладышев, Н.В. Крыжановская, Н.А. Малеев, А.Е. Жуков, Е.С. Семенова, Д.А. Бедарев, Е.В. Никитина, М.М. Кулагина, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов. ФТП, 39, 782 (2005).

[14] R. Nozaki, A. Nakagawa, D. Sano, T. Baba. IEEE J. Select.

Topics Quant. Electron., 9, 1355 (2003).

[15] A.I. Rahachou, I.V. Zozoulenko. J. Appl. Phys., 94, (2003).

Редактор Л.В. Шаронова Optical study of asymmetrical waveguide submonolayer InGaAs QD microdisks formed by selective oxidation S.A. Blokhin+, N.V. Kryzhanovskaya+, A.G. Gladyshev+, N.A. Maleev+, A.G. Kuzmenkov+, E.M. Arakcheeva+, E.M. Tanklevskaya+, A.E. Zhukov+, A.P. Vasil’ev+, E.S. Semenova+, M.V. Maximov+, N.N. Ledentsov+, V.M. Ustinov+, E. Stock, D. Bimberg + Ioffe Physicotechnical Institute Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia Unstitut fur Festkorperphysik, Technische Universitat, D-10623 Berlin, Germany

Abstract

Lasing under optical pumping was obtained in asymmetrical waveguide microdisks formed by selective wet oxidation in the temperature range 5–180 K. InGaAs quantum dots formed by submonolayer deposition were used as an active region. Experimental Q-factor value of microdisk resonator is above 104. The temperature shift of the resonance mode wavelength corresponds to the dependence of microdisk effective refractive index on temperature and wavelength. Observed temperature dependence of the threshold excitation power is due to temperature carrier escape from quantum dots to GaAs.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.