Elektronika 2009-05.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

W ramach projektu zbadano wpływ domieszkowania iniektorów,wykonując serię struktur laserowych o opisanej wcześniejgeometrii pasma przewodnictwa i różnych poziomachkoncentracji domieszki w zakresie n s = 0,4...2,2•10 12 cm -2 .Techniką, która umożliwiła pomiar szybkości wzrostu materiałówbinarnych in situ, były badania oscylacji intensywnościRHEED (ang. Reflection High Energy ElectronDiffraction). Pomiary wartości BEP strumieni molekularnychwykonywano za pomocą próżniomierzy jonizacyjnych Bayarda-Alperta.Niezbędną techniką charakteryzacji ex situ, pozwalającąpotwierdzić założenia dotyczące budowy heterostruktur, tj.grubości i składów warstw, jest wysokorozdzielcza dyfraktometriarentgenowska HRXRD (ang. High Resolution X-RayDiffractometry). Pomiary HRXRD wykonywano w urządzeniuX’pert PRO PANalytical (rys. 3). Dla ekstrakcji wspomnianychdanych strukturalnych pochodzących z pomiarów rentgenowskichzastosowano analizę teoretyczną z wykorzystaniem dynamicznejteorii dyfrakcji promieni rentgenowskich i związanąz symulacją refleksów symetrycznych (004). Metodę tę zastosowanodo badań struktur laserowych i do charakteryzacjisupersieciowych struktur testowych AlGaAs/GaAs, które wykonywanodla opracowania powtarzalnej technologii epitaksji[6,7] (rys. 4).Periodyczną budowę obszaru aktywnego zobrazowano zapomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej TEM (ang.Transmission Electron Microscopy), jakkolwiek nie jest to technikapozwalająca na precyzyjną kalibrację grubości warstwstruktury (rys. 5). Do oceny jakości otrzymanych struktur stosowanotakże techniki optyczne, tj. fotoluminescencję PL (ang.photoluminescence) i fotoodbicie PR (ang. photoreflectance).Dla zrozumienia wpływu poszczególnych parametrów budowyobszaru aktywnego na działanie lasera modelowanojego strukturę pasmową. Modelowanie to dotyczyło rozwiązywaniarównania Schroedingera z uwzględnieniem zależnościmasy efektywnej nośników od położenia, metodąróżnic końcowych FDM (ang. Finite Difference Method) [8].Niezbędnym do tego celu narzędziem stał się program komputerowy,stworzony w naszym zespole badawczym. Pozwalaon obliczać funkcje falowe i energie stanów kwantowych(rys. 6), macierzowe elementy przejścia, szybkość rozpraszaniana fononach optycznych oraz czasy życia i szybkościprzejść pomiędzy poziomami.Rys. 5. Zdjęcie z transmisyjnego mikroskopu elektronowego prezentującekilka modułów obszaru aktywnego QCL (ITE)Fig. 5. A Transmission Electron Micrograph presenting a few modulesof the QCL active region (ITE)Rys. 3. Wysokorozdzielczy dyfraktometr rentgenowski (ITE)Fig. 3. High resolution x-ray diffractometer (ITE)Rys. 4. Dyfraktogram rentgenowski (skan 2θ/ω) dla supersieci testowejFig. 4. X-ray diffractogram (2θ/ω scan) for the test superlatticeRys. 6. Wynik modelowania stanów kwantowych w module laseraQCL dla polaryzacji odpowiadającej punktowi pracyFig. 6. Quantum states of the QCL module, simulated for the polarisationof a working pointELEKTRONIKA 5/2009 45