InP-basierte Transistorlaserstruktur (TL) *S

Transistorlaser (TL) ist ein neuartiges optoelektronisches Gerät, das Quantentopfmaterialien in der Nähe des Basisbereichs herkömmlicher Bipolartransistoren einführt, um eine optische Verstärkung zu erzielen, und Rückkopplungshohlräume einführt, die durch Spaltungsebenen oder Gitter im Gerät gebildet werden. TL hat sowohl die Stromsteuerungsfunktion von Transistoren als auch die Lichtemissionsfunktion von Lasern. Durch die Verwendung eines elektrischen Signaleingangs können gleichzeitig ein elektrischer Signalausgang und ein optischer Signalausgang mit mehreren überlegenen Eigenschaften und wichtigen Anwendungsaussichten erzielt werden. Der langwellige TL auf InP-Basis mit Emissionswellenlängen von 1,3 µm und 1,5 µm eignet sich besser für Anwendungen in faseroptischen Kommunikationssystemen als kurzwellige GaAs-basierte Geräte. PAM-XIAMEN kann InP-basierte Transistor-Laser-Epitaxiewafer mit langer Wellenlänge herstellen, zum Beispiel mit der folgenden Struktur:

1. InP-basierte Transistor-Laser-Epi-Struktur mit 1,5 µm Emissionswellenlänge

2. Über Transistorlaser

Entsprechend der unterschiedlichen Struktur umfassen Rippenwellenleiter TL hauptsächlich drei Typen: flache Rippenwellenleiter, vergrabene Rippenwellenleiter und tiefe Rippenwellenleiter. Das aktive Quantentopfmaterial im Transistorlaser mit flachem Grat ist im stark dotierten Basismaterial platziert, sodass der InP-basierte Transistorlaser nur bei niedrigen Temperaturen betrieben werden kann. Der InP-basierte Transistorlaser mit vergrabener Struktur verwendet ein InP-Stromblockierungsschicht-Aktivmaterial mit vergrabenem Grat und Streifen vom NPNP-Typ, und der Herstellungsprozess ist zu komplex, was der Reduzierung der Gerätekosten nicht förderlich ist. Das aktive Material des Quantentopfs im Deep-Ridge-Transistorlaser befindet sich auf dem stark dotierten Basismaterial, wodurch gleichzeitig die nachteiligen Auswirkungen der Diffusion von Dotierungsverunreinigungen und der Lichtabsorption des Basismaterials verringert werden können. Im Vergleich zu TLs mit flachem und vergrabenem Steg ist der Herstellungsprozess für Wellenleiter-TLs mit tiefem Steg einfacher und das stark dotierte Grundmaterial hat weniger Einfluss auf die optoelektronische Leistung des Geräts.

Abb. 1 ist ein Rasterelektronenmikroskopbild des Querschnitts eines npn-Typ-InP-basierten Deep-Ridge-Transistor-Laserwellenleiters. Das Quantentopfmaterial im Gerät steht nur in Kontakt mit dem darunter liegenden p-Typ-Basismaterial, wodurch der Einfluss der Zn-Diffusion der p-dotierten Verunreinigung effektiv reduziert wird. Beim Vergleich der Photolumineszenzspektren desselben InGaAs-Quantentopfmaterials in TL-Strukturen mit tiefem und flachem Grat kann festgestellt werden, dass Quantentöpfe in Transistorlaserstrukturen mit tiefem Grat eine bessere Lumineszenzqualität aufweisen, was sich in einer höheren Lumineszenzintensität und einer kleineren Spektralbreite äußert. Gleichzeitig führt die starke p-Typ-Dotierung von Zn in Richtung der Ausdehnung des Quantentopfmaterials auch zu einer erheblichen Blauverschiebung der Emissionswellenlänge von Quantentopfmaterialien in Bauelementen mit flachem Steg. Zusätzlich zur Verringerung des Einflusses der Zn-Diffusion wird auch die Verteilung des Lichtfelds in stark dotierten Grundmaterialien in der tiefen Grat-TL verringert, was die Absorption der Gerätelumineszenz durch Grundmaterialien verringern kann.

Abb. 1 REM-Querschnittsbild einer NPN-InP-basierten TL

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