Оптимизация структуры полупроводникового лазера с двойной гетероструктурой и раздельным ограничением при помощи методов приборно-технологического моделирования Докладчики: Магомедов Г.Р. Малый Д.О.. Руководитель: Матюхин С.И.
ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Изучение влияния положения активной области в волноводе, а также ширины волновода на характеристики полупроводникового лазера на основе AlGaAs при помощи методов компьютерного моделирования в пакете программ Sentaurus TCAD компании Synopsys Построение соответствующих графиков Качественная и количественная оценка полученных результатов
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Моделирование структур лазеров на основе AlGaAs с разными значениями положения активной области в волноводе, а также с разными значениями ширины волновода в пакете программ Sentaurus TCAD компании Synopsys Обработка результатов и построение графиков в программе Matlab
асимметричная структура с широким волноводом Производитель: ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха (г. Москва) Основные характеристики: длина волны = 808 нм напряжение отсечки U 0 = 1.56–1.6 В диф. сопротивление r = 50 – 80 мОм пороговый ток I th = 290 – 360 мА наклон ВтАХ s = 1.15 – 1.25 Вт/А Номер слояСлойСоставУровень легирования, см –3 Толщина, мкм 1n-подложкаn-GaAs (100) n-буферn-GaAs n-эмиттерAl 0.5 Ga 0.5 As волноводAl 0.33 Ga 0.67 As не легирован (n см –3 ) активная область (КЯ)Al 0.08 Ga 0.92 As не легирован (n см –3 ) волноводAl 0.33 Ga 0.67 As не легирован (n см –3 ) p-эмиттерAl 0.5 Ga 0.5 As контактный p-слойр-GaAs
типовая структура SCH лазера
Компьютерная модель диодной структуры Результаты калибровки: длина волны = нм напряжение отсечки U 0 = 1.61 В диф. сопротивление r = 77 мОм пороговый ток I th = 308 мА наклон ВтАХ s = 1.25 Вт/А Номер слояСлойСоставУровень легирования, см –3 Толщина, мкм 3n-эмиттерAl 0.5 Ga 0.5 As волноводAl 0.33 Ga 0.67 As не легирован (n см –3 ) активная область (КЯ)Al 0.08 Ga 0.92 As не легирован (n см –3 ) волноводAl 0.33 Ga 0.67 As не легирован (n см –3 ) p-эмиттерAl 0.5 Ga 0.5 As
Семейство кривых ВтАх для лазеров с длиной резонатора: 800; 1000; 1500; 2000 мкм. Результаты имитационного моделирования
Семейство кривых ВАх для лазеров с длиной резонатора: 800; 1000; 1500; 2000 мкм. Результаты имитационного моделирования
Интенсивность излучения. Ближнее поле. Интенсивность излучения. Дальнее поле.
Исследование зависимости характеристик лазера от положения активной зоны Исследовался AlGaAs SCH лазер с волноводом шириной 1,522 мкм. Во время исследования изменялось положение активной зоны в волноводе в пределах - 40% +40% его ширины. Исследование проводилось для лазеров с длиной резонатора 2000, 2500, 3000, 3300 мкм, для 12 различный положений активной зоны. Смещению активной зоны в сторону p- контакта соответствовали положительные значения на шкале
Графики зависимости характеристик лазера от положения активной области в волноводе
Исследование зависимости характеристик лазера от ширины волновода Исследовался AlGaAs SCH лазер. Во время исследования ширина волновода изменялась от 0,152мкм до 1,552 мкм. Исследование проводилось для лазеров с длиной резонатора 2000, 2500, 3000, 3300 мкм. За 100% значение шкалы принята ширина волновода равная 1,552 мкм.
Графики зависимости характеристик лазера от ширины волновода
РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ Разработана компьютерная модель диодной структуры полупроводникового AlGaAs лазера с двойной гетероструктурой и раздельным ограничением. Произведена ее калибровка Проведено имитационное моделирование работы этой структуры и получены ее характеристики По результатам моделирования построены графики зависимости выходных параметров лазера от положения активной области в волноводе, а также зависимости выходных характеристик от ширины волновода
Докладчики: Малый Д.О., Магомедов Г.Р. Руководитель: Матюхин С.И. КОНЕЦ Оптимизация структуры полупроводникового лазера с двойной гетероструктурой и раздельным ограничением при помощи методов приборно-технологического моделирования