Impurity-free quantum well intermixing for high-power laser diodes
Yüksek güçlü lazer diyotlar için safsızlık atomu olmadan kuantum kuyularını birbirine karıstırma
- Tez No: 395496
- Danışmanlar: PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Daha güçlü ve verimli yarıiletken lazerlere olan talep artarak sürmektedir. Modern yüksek güçlü lazerler, güç ve verim sınırlarını zorlamak icin sadece so fistike tasarımlara değil aynı zamanda karmaşık üretim teknolojilerine ihtiyaç duymaktadır. Daha yüksek güçler için en büyük engel kavitenin aynalarında meydana gelen yıkıcı optik ayna hasarıdır (YOAH). Bu hasar eşiğini artırmak için çesitli çözümler arasından, aynaların yanında bölgesel manipulasyon işlemi, yeniden optik soğurma olayını ortadan kaldırdığından dikkat çekmektedir. Etrafı geniş bant aralığı ve küçük kırılma indisli yeleklere sahip kuantum kuyuları kullanan modern lazer yapıları, üretim sırasında kavite kenarlarında kuantum kuyusunu birbirine karıştırmak (KKBK) ve etkin bant aralığını artırmak için uygun bir yapıya sahiptir. Bu tezdeki çalışma, GaAs kuantum kuyuları ile kuyu engellerinin safsızlık atomları olmadan boşluklarla düzensizleştirme (SAOBD) yaparak etkin bant aralığının maviye kaymasına sebep olması ile ilgilidir. Daha önceki işlerin aksine, bu calışma dalga kılavuzu ve yelek tabakalarının kalın olduğu gerçek geniş optik kaviteli yüksek güçlü lazer diyotlara konsantre olmuştur. Bölgesel KKBK kullanımı YOAH eşiğini artırmak, uzaysal mod kararsızlığı, ilerleme kayıpları ve aşırı ısınma gibi yüksek güçlü lazer diyot (YGLD) üretimini sınırlayan ana sebepler açısından son derece faydalı olabilir. YGLD üretimi sırasında, en son ve en problemli basamak KKBK işlemini gerçekleştirmektir. SAOBD, birbirine karıştırmayı, artırmak için kristal yüzeyine sıçratılmış SiO2, lazer kavitesinin seçili bölgelerinde engellemek icin termal buharlaştırma işlemiyle SrF2 kaplayarak gercekleştirilir. Tabakaları düzensizleştirme, hızlı ısıl tavlama sırasında (HTT) kuantum kuyusunda Ga boşluklar bırakarak GaAs kuantum kuyusundan Ga atomlarnın sıçratılmış SiO2 tabakasına difüz etmesi ile gerçekleşir. Bu olay, ara yüzeydeki Al atomlarının kuantum kuyusuna girmesine olanak sağlayarak, Ga boşluk kusurlarının serbestçe AlxGa1xAs tabakalarına doğru hareket etmesini sağlar. Fotoluminesans pikindeki kaymayı saptamak için düşük sıcaklıklarda fotoluminesans spektroskopisi kullanıldı. Lazer yapısını oluşturan tabakalardaki göreceli bileşim derinlik pro file, bu iş için uygun bir yöntem olan X-ışını fotoelektron spektroskopisi ile ölçüldü. Hem Ga hem Al difuzyonuna paralel olarak, 65 nm (154meV) maviye kayma elde edildi.
Özet (Çeviri)
The demand for ever higher powers and efficiencies from semiconductor lasers, continues. State-of-the-art high power lasers require not only sophisticated de- signs but also complex fabrication technologies to push the boundaries. A major obstacle to ever higher powers is catastrophic optical mirror damage that occurs at the mirrors of the cavity. Among several approaches to increase the threshold for damage, local manipulation of the band gap near the mirrors stands out, as it eliminates reabsorption. The structure of modern lasers employing quantum wells surrounded by large band gap and low index claddings gives the opportunity in intermix the quantum well and increase the effective band gap close to cavity edges during fabrication. The research presented in this thesis reports the results of Impurity-Free Vacancy Disordering (IFVD) of GaAs quantum wells in high power laser diode structures that leads to blue shifting of the effective band gap. In contrast with previous work, this study concentrates on actual large optical cavity (LOC) high power laser diode structures where the waveguide and cladding layers are thick. Using selective area QWI can be extremely beneficial in terms of enhancing catastrophic optical mirror damage (COMD) threshold, spatial mode instability, propagation losses and overheating which are the main limitations to fabricate HPLDs. In the course of the fabrication of HPLDs, the last and most problematic step is to manage QWI. IFVD was realized by capping the crys- tal surface with a sputtered dielectric layer of SiO2 to enhance intermixing and thermally evaporated SrF2 to prevent intermixing for selected parts of the laser cavity. Disordering the layers takes place by diffusion of Ga atoms from GaAs QW into sputtered SiO2 layer during rapid thermal annealing (RTA), leaving Ga vacancies in QW. It allows the Ga vacancy defects free to move AlxGa1−xAs lay- ers providing interstitial Al atoms to move into QW. The results were monitored using low temperature photoluminescence spectroscopy to determine the shift in the photoluminescence peak. Relative composition in the layers that make up the laser structure was measured with X-ray photoelectron spectroscopy in con- junction with depth profiling. A blue shift of 65 nm (154 meV) was achieved, in parallel with both Ga and Al diffusion in the laser structure.
Benzer Tezler
- Safsızlık içeren küresel kuantum noktasının elektronik yapısı
Electronic structure of the spherical quantum dot with an impurity
İSKENDER ALTINDİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. HAKAN EPİK
- Multiscale modeling and study on the exfoliation and electronic properties of functionalized graphene analogs
Fonksiyonlaştırılmış grafen analoglarının yapraklanması ve elektronik özellikleri üzerine çok ölçekli modelleme
BERKAY SÜTAY
Doktora
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiFizikokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER
- İki boyutlu InGaAs/GaAs yapısında elektronik enerjilere ve safsızlık bağlanma enerjisine, basınç, sıcaklık ve yapı parametrelerinin etkisi
Effect of pressure, temperature and structure parameters on electronic energies and impurity binding energy in two-dimensional InGaAs/GaAs structure
YAĞMUR SOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR BAŞER
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Yüksek magnetik alanda safsızlık iletimi
Impurity conduction in the high magnetic field
BAHADIR BOYACIOĞLU