تاثیر مواد و ضخامت لایه های کلدینگ بر کارایی لیزرهای دیودی چاه کوانتومی مبتنی بر گالیوم نیترات

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فنی بوئین زهرا، بوئین زهرا، قزوین، ایران

2 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده مهندسی هسته ای، تهران، ایران

چکیده

مشخصات کارایی لیزر دیودهای چاه کوانتومی دوتایی In0.082Ga0.918N/GaN تابش کننده در ناحیه بنفش دور با استفاده از نرم افزار ISE-TCAD بطور عددی مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه نقش میزان آلومینیوم در ماده تشکیل دهنده و ضخامت لایه های کلدینگ AlGaN بر روی مشخصات کارایی مختلف از قبیل توان خروجی، جریان آستانه، شیب کارایی، کارایی کوانتومی خارجی (DQE)، و شدت اپتیکی این لیزر دیودها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی دلالت بر این دارد که افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب AlGaN لایه های کلدینگ موجب افزایش DQE و شیب کارایی و کاهش جریان آستانه این لیزر دیودها می شود، در حالی که توان خروجی کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی همچنین دلالت بر این دارد که افزایش ضخامت لایه های کلدینگ AlGaN موجب افزایش توان خروجی می شود. افزایش توان خروجی نتیجه افزایش چگالی های حامل های الکترون و حفره ها در چاه های کوانتومی و در نتیجه افزایش بازترکیب تابشی آنها می باشد.

کلیدواژه‌ها


1. Ohta, H., S.P. DenBaars, and S. Nakamura, Future of group-III nitride semiconductor green laser diodes [Invited]. JOSA B, 2010. 27(11): p. B45-B49.

2.         Amirhoseiny, M., Z. Hassan, and S. Ng, Fabrication of InN based photodetector using porous silicon buffer layer. Surface Engineering, 29(10)(2013)772-777.

3.         Amirhoseiny, M., et al., Effect of annealing temperature on IR-detectors based on InN nanostructures,Vacuum, 106(2014)46-48.

4.         Alahyarizadeh, G., et al., Performance enhancement of deep violet indium gallium nitride double quantum well lasers using delta barrier close to electron blocking layer, Journal of Nanophotonics, 6(1)(2012) 063514-1.

5.         Alahyarizadeh, G., Z. Hassan, and F.K. Yam, Improvement of the performance characteristics of deep violet InGaN multiquantum-well laser diodes using step-graded electron blocking layers and a delta barrier, Journal of Applied Physics, 113(2013) 123108

6.         Amirhoseiny, M., et al., InN Photoconductors on Different Orientations of Si Substrates, International Journal of Modern Physics B, 26(31)(2012).

7.         Chen, J.R., et al., Numerical study of optical properties of InGaN multi-quantum-well laser diodes with polarization-matched AlInGaN barrier layers, Applied Physics B: Lasers and Optics, 95(1)(2009)145-153.

8.         Alahyarizadeh, G., et al., Improvement of performance characteristics of deep violet InGaN DQW lasers using a strip DQW active region,Optik-International Journal for Light and Electron Optics, 125(17)(2014) 4911-4915.

9.         Dorsaz, J., et al., AlGaN-Free Blue III–Nitride Laser Diodes Grown on c-Plane GaN Substrates, Appl. Phys. Express, 3(9)(2010) 092102.

10.       Kelchner, K.M., et al., Continuous-Wave Operation of Pure Blue AlGaN-Cladding-Free Nonpolar InGaN/GaN Laser Diodes, Appl. Phys, Express 3(2010) 092103 (3 pages).

11.       Lee, S.-N., et al., Micro-crack-free high power blue-violet GaN-based laser diodes grown on maskless epitaxial lateral overgrown GaN/sapphire, Journal of Crystal Growth, 298(0)(2007) 695-698.

12.       Zhang, L.Q., et al., Confinement factor and absorption loss of AlInGaN based laser diodes emitting from ultraviolet to green, Journal of Applied Physics, 105(2)(2009)023104-8.

13.       Nakamura, S., et al., Room-temperature continuous-wave operation of InGaN multi-quantum-well structure laser diodes. Applied Physics Letters, 69(26)(1996) 4056-4058.

14.       Nakamura, S., et al., Room-temperature continuous-wave operation of InGaN multi-quantum-well-structure laser diodes with a long lifetime, Applied Physics Letters, 70(7)(1997) 868-870.

15.       Nakamura, S., et al., Room-temperature continuous-wave operation of InGaN multi-quantum-well structure laser diodes with a lifetime of 27 hours. Applied Physics Letters, 70(11)(1997) 1417-1419.