ISBN 978-3-86853-970-7

978-3-86853-970-7, Reihe Physik

Wolfgang-Michael Schulz
InP/AlGaInP Quantenpunkte - Design, Epitaxie und Charakterisierung von Halbleiter-Quantenpunkt-Bauelementen für Laser und Einzelphotonenquellen

315 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2011), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung, Charakterisierung und Entwicklung von Laserstrukturen und deterministischen Einzelphotonenquellen auf Basis von selbstorganisierten, anorganischen InP Halbleiter-Quantenpunkten im Materialsystem AlGaInP. Dieses System kann mittels der hier verwendeten metallorganischen Gasphasenepitaxie gitterangepasst auf industriell standardisierte GaAs-Substrate appliziert werden. Die Quantenpunkte stellen auf Grund ihrer quasi nulldimensionalen elektronischen Eigenschaften und ihrer Emissionswellenlänge im sichtbaren Spektralbereich hocheffiziente Lichtemitter in Aussicht. Ein erster Teilaspekt der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der fundamentalen optischen und strukturellen Eigenschaften dieser Quantenpunkte. Aus diesen sehr fundamentalen Untersuchungen entwickelten sich die weiteren Schwerpunkte im Hinblick auf technologische Anwendbarkeit. So wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals am Institut Elektrolumineszenzstrukturen auf Basis von InP-Quantenpunkten hergestellt. Über die Wachstumstemperatur und den Aluminiumgehalt der Barriere kann deren Wellenlänge bei Raumtemperatur von 590-690 nm eingestellt werden. Bei hohen Wachstumstemperaturen führt der Einbau von Aluminium aus der Barriere in die Quantenpunkte zu einer Erhöhung der Emissionsenergie. Der zweite Teilaspekt nutzt die gewonnenen fundamentalen Erkenntnisse und setzt diese ein, um gewinngeführte kantenemittierende Laserstrukturen zu entwickeln. Schwerpunkt liegt dabei auf der Charakterisierung, um Einblick in intrinsische Eigenschaften zu gewinnen und diese mit Quantenfilm basierten Lasern zu vergleichen. Der dritte Teilaspekt wiederum dient dem Verständnis und der Entwicklung von oberflächenemittierenden, Mikroresonator basierten Einzelphotonenquellen. Hierzu wurde zunächst ein analytischer Formalismus aufgestellt, um die physikalischen Abhängigkeiten der Mikroresonator-LEDs zu verstehen und diese zu optimieren.