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2012
Report
Titel
KMU-innovativ - Verbundprojekt: Langwellige BTJ-VCSEL auf MBE- und MOVPE-Basis (VCSEL). Teilvorhaben: MOVPE-Entwicklung von BTJ-VCSEL-Strukturen (Teilprojekt B)
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Berichtszeitraum: 01.01.2010 - 30.06.2012. Abschlussbericht
Abstract
Langwellige VCSEL sind weltweit schon seit vielen Jahren Gegenstand intensiver FuE-Arbeiten. Auf InP-Basis hat sich dabei die am Walter-Schottky-Institut der TU München entwickelte Buried Tunnel Junction (BTJ) VCSEL-Struktur als technischer Ansatz herauskristallisiert, der inzwischen auch zu langwelligen VCSEL-Produkten geführt hat. Im vorgestellten Vorhaben wurde anstelle des MBE das MOVPE-Epitaxieverfahren eingesetzt, das für die Herstellung Phosphor-haltiger Materialien (InGaAsP/lnP) unter kommerziellen Gesichtspunkten weltweit die bevorzugte Methode ist. Es wurden unter N2 als Trägergas InP/InGaAsP und InP/lnGaAlAs DBR hergestellt, wobei auf Grund unzureichender Schichtdickenhomogenität der InP/lnGaAlAs DBR nur die InP/InGaAsP für die Anwendung im Bauelement geeignet waren. Bei reduzierter Wachstumstemperatur von 500°C wurden hochdotierte Schichten mit den Dotierstoffen Zink (p++) und Schwefel (n++) sowie Kohlenstoff (C, p++) und Schwefel hergestellt und jeweils Tunnelkontakte hergestellt. Während die Zn/S Tunnelkontakte eine sehr gute Performance zeigen, erreichen die C/S Tunnelkontakte die geforderten Spezifikationen nicht ganz. Nach der Entwicklung und Optimierung der Einzelschritte wurden shortcavity BTJ-VCSEL Strukturen mit MOVPE gewachsen. Eine (kommerzielle) Herstellung von shortcavity BTJ-VCSEL Strukturen unter Verwendung der MOVPE-Technologie wird, bei entsprechender Produkt orientierter Weiterentwicklung, als sehr aussichtsreich beurteilt. Hohe und höchste Dotierungen insbesondere mit Kohlenstoff und Tunnelkontakte sind neben der hier beschriebenen Anwendung auch für weitere Bauelemente von Interesse und können für zukünftige Entwicklungen eingesetzt werden.
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Long-wavelength VCSELs have been the subject of intensive research and development work in the last years worldwide. Based on InP the Walter Schottky Institute of the Technical University of Munich developed Buried Tunnel Junction (BTJ) VCSEL structures, which emerged as a promising technical approach and has now led to long-wavelength VCSEL products. In the present project MOVPE instead of MBE has been used and evaluated for growing such structures. MOVPE is the preferred method for the commercial production of phosphorus-containing materials (InGaAsP / InP). Using N2 as a carrier gas, we prepared InP / InGaAsP and InP / InGaAlAs DBR mirror structures, of which due to insufficient film thickness homogeneity of the InP / InGaAlAs DBR only the InP / InGaAsP variant appeared to be adequate for device applications. With reduced growth temperature of 500°C high-doped layers were prepared using the dopant combinations zinc (p++) and sulfur (n++), and carbon (p++) and sulphur, and tunnel contacts were produced respectively. While the Zn IS tunnel junctions performed very well, the C / S tunnel junctions did reach the required specifications. After the development and optimization of the individual steps, short-cavity BTJ-VCSEL structures were grown by MOVPE. With further dedicated development efforts (commercial) production of short-cavity BTJ VCSELs grown by MOVPE will be feasible. High and highest doping, in particular with carbon, and tunnel junctions are, in addition to the application described here, also of interest for other electrical and photonic components and are applicable for future developments.
Verlag
Fraunhofer HHI
Verlagsort
Berlin