InAs-Quantenpunktschichten auf InP-Substrat

InAs-Quantenpunktschichten auf InP-Substrat

Die typische Struktur von InAs-Quantenpunktschichten (QD) auf einem InP-Substrat ist mit einer Wellenlänge von 1,55 µm für QD-Photodetektoren erhältlich. Quantenpunkte werden als Halbleiter-Nanokristalle (NCs) bezeichnet, die sich auf dreidimensionale beschränkte Nanomaterialien mit einem Radius beziehen, der kleiner oder nahe dem Exziton-Bohr-Radius ist. Und kolloidale Quantenpunkte (CQDs) haben offensichtliche Quanteneinschlusseffekte im Bereich optoelektronischer Anwendungen und können eine Prozessplattform für Flüssigphasen-Verarbeitungsgeräte bieten. Quantum Dot ist die Grundlage für den Bau von Low-Power- und High-Performance-Photodetektoren und ein neues Materialkandidat für die Entwicklung einer Generation von Hochleistungs-Elektronikgeräten. Es folgt der epitaktische Struktur mit InAs/InP-Quantenpunkt:

InAs Quantenpunkt

1. InP Epitaxie-Wafer mit InAs Quantum Dot

Material Dicke
i-InP 100nm
InGaAsP oder InP
InAs QDs
InGaAsP oder InP
i-InP 200nm
SI-InP-Substrat

Der InAs/InP-Quantenpunktlaser mit externem Resonator, der in einem 1,55-μm-Fenster arbeitet, ist eine wichtige Komponente des Wellenlängenmultiplexings in der Glasfaserkommunikation.

2. Über das Quantenpunktwachstum von InAs

Bisher wurden verschiedene Methoden zur Herstellung von QDs-Materialien entwickelt, die sich grob in zwei Kategorien einteilen lassen: Die eine ist die „Top-Down“-Methode und die andere die „Bottom-Up“-Methode.

Die „Top-Down“-Methode verwendet normalerweise traditionelle Ätztechniken, um großflächige Materialien in nanoskalige QDs umzuwandeln. Und Elektronenstrahllithographie, reaktives Ionenätzen und nasschemisches Ätzen werden üblicherweise verwendet, um II-V- und II-VI-Halbleiter-QDs herzustellen. Elektronenstrahllithographie kann flexibel nanoskalige Muster gravieren, Nanostrukturen entwerfen und herstellen. Auf diese Weise kann die genaue Trennung und periodische Anordnung von QDs, Leitungen und Schleifen erreicht werden. Außerdem können fokussierte Ionenstrahlen verwendet werden, um ein Quantenpunkt-Array herzustellen. Form, Größe und Partikelabstand von Quantenpunkten hängen vom Strahldurchmesser des Ionenstrahls ab.

Nach verschiedenen Selbstorganisationstechnologien kann das „Bottom-up“-Verfahren in Gasphasensyntheseverfahren und Gasphasenabscheidung unterteilt werden. Das Aufdampfverfahren wird häufig für die Quantenpunktsynthese verwendet und umfasst normalerweise thermisches Verdampfen, chemisches Aufdampfen, Laserablation, Molekularstrahlepitaxie und andere technische Mittel.

Viele Studien haben gezeigt, dass es immer noch ein Problem ist, selbstorganisierte Quantenpunkte mit geordneter Anordnung und einheitlicher Größe zu erhalten.

3. Entwicklungsstand und Anwendung der Quantenpunkttechnologie

Mit dem Fortschritt von Laser-, elektronischen und photonischen integrierten Schaltkreisen, optischer Verbindungs- und Modulationstechnologie kann die heutige Gesellschaft die Vorteile genießen, die Breitband, Hochgeschwindigkeits-Internet und mobile Netzwerkverbindungen bieten. Eine offensichtliche Beziehung zwischen der Höhe des Quantenpunktes und der Dicke der InP-Abscheidung wird durch die Experimente der Photolumineszenz und der Transmissionselektronenmikroskopie gefunden. Ein verbessertes Kappenwachstumsverfahren kann eine Wellenlänge von 1550 nm und eine schmale Spektrallinienbreite in InAs/InP-Quantenpunktlasern mit verteilter Rückkopplung erhalten. Darüber hinaus unterstützt der Quantenpunkt die Herstellung von Geräten mit einer Emission im 1,5-um-Bereich.

Angesichts des raschen Anstiegs des Energiebedarfs und des Bandbreitenbedarfs muss die ultrakompakte Technologie jedoch bei elektronischen und photonischen integrierten Schaltkreisen weiter innovativ sein. In der Optik übertrifft die auf QDs basierende Lasertechnik die auf dem Quantentopf (Qwell) basierende Technologie und macht große Fortschritte. Die auf Wafern mit einheitlich gewachsenen InAs-Quantenpunktfolien gefertigten Laserdioden und optischen Verstärker werden zum Hauptprodukt für zukünftige energiesparende Informationskommunikationstechnologie und Glasfasern zur Informationsübertragung.

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