Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Donnerstag
HL 38 Halbleiterlaser II
Zeit: Donnerstag 10:15–13:15 Raum: H14
HL 38.1 Do 10:15 H14
T-förmige Wellenleiter für Quantendrahtkaskadenlaser —
•Thomas Herrle, Stefan Schmult, Markus Pindl, Ulrich
Schwarz und Werner Wegscheider — Institut für Experimentelle
und Angewandte Physik Universität Regensburg, 93040 Regensburg
Theoretische Berechnungen sagen eine Verringerung von nichtstrahlenden
Übergängen in Quantendrahtkaskadenemitterstrukturen
gegenüber herkömmlichen Quantenkaskadenemitterstrukturen voraus
[1]. Eine solche Struktur wurde im GaAs/AlGaAs-Heterosystem mittels
des epitaktischen Überwachsens von atomar glatten Spaltflächen (CEO)
realisiert [2]. Um in derartigen Strukturen Lasertätigkeit zu erzielen, ist
ein Wellenleiter notwendig, der auf das CEO-Wachstum zugeschnitten
ist. In diesem Vortrag werden zwei Methoden zur Wellenleiterberechnung
in derartigen Strukturen vorgestellt und miteinander verglichen, nämlich
die Transfermatrixmethode kombiniert mit der effektiven Brechungsindexmethode
und die Lösung der zweidimensionalen Wellengleichung
in einer Quantendrahtkaskadenemitterstruktur. Es wird gezeigt, dass
mithilfe eines T-förmigen Wellenleiters die optische Grundmode nahe der
optisch aktiven Region in einer Quantendrahtkaskadenemitterstruktur
eingeschlossen werden kann.
[1] I. Keck, S. Schmult, W. Wegscheider, M. Rother, A. P. Mayer, Phys.
Rev. B 67, 125312 (2003).
[2] S. Schmult, I. Keck, T. Herrle, W. Wegscheider, M. Bichler, D. Schuh,
G. Abstreiter, Appl. Phys. Lett. 83, 1909 (2003).
HL 38.2 Do 10:30 H14
Vier-Wellen-Mischen in einem durchstimmbaren Zwei-Moden
Halbleiterlaser — •Icksoon Park, Ingo Fischer und Wolfgang
Elsässer — Institut für Angewandte Physik, TU Darmstadt
Ein im THz-Differenzfrequenzbereich durchstimmbarer Zwei-Moden
Halbleiterlaser ist einerseits eine attraktive Lichtquelle zur Erzeugung
von Dauerstrich-THz-Strahlung durch Photomischen auf photoleitenden
Antennenstrukturen. Andererseits führt die simultane Zwei-Moden-
Emission aufgrund der nichtlinearen Wechselwirkung mit dem Halbleitermedium
zu Four-Wave Mixing (FWM). FWM im Halbleiterlaser findet
in letzter Zeit erhebliches Interesse für Anwendungen in optischen
Kommunikationssystemen. Darüber hinaus bietet Intracavity-FWM im
THz-Bereich eine spektroskopische Methode für die Untersuchung der
ultraschnellen Ladungsträgerdynamik in Halbleiterlasern.
Wir präsentieren experimentelle Untersuchungen von FWM in einem
Zwei-Moden Halbleiterlaser, realisiert durch Rückkopplung von zwei
in einem externen Doppel-Resonator selektierten Moden. Wir untersuchen
dabei sowohl die Abhängigkeit der Konversionseffizienz des FWM-
Signals von der Differenzfrequenz bis in den THz-Bereich, deren Verlauf
Rückschlüsse auf die ultraschnelle Ladungsträgerdynamik erlaubt,
als auch den Einfluß des Fabry-Perot-Resonators auf das FWM-Signal.
HL 38.3 Do 10:45 H14
Einfluss defektreduzierender Massnahmen auf die Alterung von
(AlIn)GaN-Laserdioden — •M. Furitsch, S. Miller, A. Leber,
G. Brüderl, A. Lell und V. Härle — OSRAM Opto Semiconductors
GmbH, Wernerwerkstr. 2, 93049 Regensburg
Halbleiterlaser im blau-violetten Spektralbereich sind insbesondere für
optische Speicheranwendungen und hochauflösende Laserdrucktecknik
interessant. Für die industrielle Anwendung ist allerdings eine gute Lebensdauer
Voraussetzung.
OSRAM OS stellt kantenemittierende Halbleiterlaser im Wellenlängenbereich
von λ = 390nm − 420nm her. Die epitaktischen
Schichten werden mittels MOVPE auf leitendem SiC-Substraten
abgeschieden, was einen vertikalen Stromfluss ermöglicht. Einen starken
positiven Einfluss auf die Lebensdauer von (AlIn)GaN-Laserdioden hat
die Reduktion der Defektdichte [1].
In diesem Beitrag wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf
das Alterungsverhalten untersucht in dem unmontierte, gewinngeführte
Oxidstreifenlaser gealtert wurden. So führt eine Anpassung der Wachstumstemperatur
in der aktiven Zone zu verlängerten Lebensdauern. Es
wurde gezeigt, dass eine zusätzliche SiN-Schicht im epitaktischen Aufbau
zu einer Verringerung der Defektdichte führt. An Laserdioden mit optimiertem
in-situ SiN kann eine deutlich verlangsamte Anfangsalterung
gegenüber einem Laser ohne Defektreduzierung gezeigt werden.
[1] T. Tojyo et. al., IPAP Conf. Series 1, pp 878-882 (2000)
HL 38.4 Do 11:00 H14
THz-Strahlungserzeugung mit Zwei-Farben Halbleiterlaser —
•Stefan Hoffmann und Martin Hofmann — AG Optoelektronische
Bauelemente und Werkstoffe, Ruhr-Universität Bochum, IC2-156,
D-44780 Bochum
Bei der Untersuchung der Emissionsspektren von Zwei-Farben Halbleiterlasern
konnten wir Vier-Wellen-Misch-Seitenbänder bis hin zu einer
Differenzfrequenz von 4.2 THz detektieren. Das Vier-Wellen-Mischsignal
spricht dafür, dass das Ladungsträgerplasma des Lasers mit der Differenzfrequenz
der Zwei-Farben-Emission moduliert wird. Wir konnten
nun experimentell zeigen, dass die im THz-Bereich liegende Differenzfrequenz
auch direkt aus der Laserdiode emittiert wird. Damit schlagen wir
ein neues und einfaches Konzept zur Erzeugung von schmalbandiger und
durchstimmbarer THz-Strahlung bei Raumtemperatur vor.
HL 38.5 Do 11:15 H14
Index- und gewinngeführte (In,Al)GaN-Laserdioden auf SiC-
Substraten — •Andreas Leber, Andreas Weimar, Michael
Furitsch, Stephan Miller, Georg Brüderl, Alfred Lell und
Volker Härle — OSRAM Opto Semiconductors GmbH, Wernerwerkstrasse
2, D-93049 Regensburg
Die Lebensdauer GaN-basierender Laserdioden für den blau-violetten
Spektralbereich um 400nm wird vor allem durch hohe Schwellenstromdichten
(einige kA/cm 2 ) begrenzt. Diese resultieren aus den großen Defektdichten
(typisch 10 9 cm −2 ), die bei der Heteroepitaxie von GaN-
Schichten auf nicht-defektreduzierten SiC-Substraten enstehen.
Für die Prozessierung der Laserdioden ist es daher wichtig, Strukturen
zu finden, die einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen. Ridge
Waveguide-Laserdioden (RWG-LD) sind deshalb besonders geeignet, weil
sich durch die Indexführung der optischen Mode und die Begrenzung des
Strompfades ein hoher lateraler Füllfaktor realisieren läßt.
Bei OSRAM OS werden RWG-LD in einem selbstjustierenden Prozess
durch reaktives Ionenätzen (RIE) mit Strukturbreiten von 1 – 10µm
hergestellt. Eine Modifikation dieses Prozesses erlaubt es, zusätzlich gewinngeführte
Oxidstreifen-LD neben den RWG-LD gemeinsam auf einem
Laserbarren zu strukturieren. Diese Oxidstreifen-LD dienen als Referenzstrukturen
bei der elektro-optischen Charakterisierung, da ihre Eigenschaften
vorwiegend vom vertikalen Epitaxie-Schichtaufbau abhängen.
Wir untersuchten die Einflüsse von lateralem Brechzahlprofil sowie
Breite und Ätztiefe des Ridge Waveguides auf die elektrischen und optischen
Eigenschaften der RWG-LD.
HL 38.6 Do 11:30 H14
Pikosekunden-Dynamik von Breitstreifen-Halbleiterlasern
— •Joachim Kaiser 1 , Ingo Fischer 1 , Wolfgang Elsäßer 1 ,
Edeltraud Gehrig 2 und Ortwin Hess 2 — 1 Institut für Angewandte
Physik, TU Darmstadt — 2 Advanced Technology Institute, University
of Surrey, England
Wir präsentieren kombinierte experimentelle und theoretische Untersuchungen
der Pikosekunden-Emissionsdynamik von Breitstreifenlasern
(BSL).
BSL sind gekennzeichnet durch laterale und longitudinale Multimodenemission
sowie eine komplexe raum-zeitliche Dynamik. Unter anderem
zeigen sie schnelle Intensitätspulsationen durch eine schwache longitudinale
Selbstmodenkopplung aufgrund der intrinsischen Nichtlinearitäten.
Wir können diese Modenkopplung durch zusätzliche Injektion eines
einzelnen Pikosekunden-Pulses ganz erheblich verstärken. Der BSL zeigt
dann nahezu vollständige Pulsemission und erzeugt 13 ps kurze Pulse.
Modellierungen basierend auf Multimoden Maxwell-Bloch-Gleichungen
zeigen, wie die dynamische Wechselwirkung des injizierten Pulses mit
dem internen Laserfeld eine effiziente Modenkopplung erzeugt und die
Emission über die gesamte Breite synchronisiert. Unsere Resultate erlauben
somit Einsicht in das komplexe Wechselspiel zwischen lateraler und
longitudinaler Dynamik und deuten gleichzeitig das Potential von BSL
für die Kurzpulserzeugung durch Modenkopplung an.