Kurzwellige Diodenlaser auf der Basis der Gruppe III-Nitride

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die elektrischen, optischen und thermischen Eigenschaften von Laserdioden auf der Basis der Gruppe III-Nitride mit einer Emissionswellenlänge um 405 nm und geätzten Spiegelfacetten untersucht. Insbesondere wurde auf Einflüsse eingegangen, die sich aus dem verwendeten Materialsystem und der Notwendigkeit des Wachstums auf Fremdsubstrat ergaben. Ein zentraler Punkt war die Untersuchung der Injektion der Löcher und Elektronen in die InGaN-Quantenfilme mit Hilfe unterschiedlicher Mg- und Si-Dotierprofile. Hierbei zeigte sich, dass vor allem die Mg-Dotierprofile sehr sorgfältig eingestellt werden müssen. Ist die Mg-Konzentration in der Nähe des aktiven Bereichs zu gering, so ist die effiziente Injektion der Löcher in den aktiven Bereich nicht gewährleistet. Ist die Mg-Konzentration zu hoch, so kommt es zu einer verstärkten, temperaturabhängigen Rückdiffusion der Mg-Atome in die InGaN-Quantenfilme und somit zu einer verringerten Lumineszenzausbeute, da durch die Mg-Atome nichtstrahlenden Rekombinationszentren geschaffen werden. Bei weiteren Untersuchungen zeigte sich, dass aufgrund der hohen elektrischen Verlustleistungen und der schlechten Ableitung der entstehenden Verlustwärme aus dem aktiven Bereich heraus bei der physikalischen Beschreibung der Lasereigenschaften thermische Effekte mit einbezogen werden müssen. Diese starke Selbstaufheizung der Laserdioden kann auch bei sehr kleinen Tastverhältnissen und kurzen Pulslängen nicht vernachlässigt werden. Im dritten zentralen Bereich wurden Variationen der vertikalen Struktur der Laserdioden untersucht. Bei einer Variation der Anzahl der Quantenfilme ergab sich die geringste elektrischen Verlustleistung an der Schwelle bei einer Laserstruktur mit drei Quantenfilmen. Indem identische Laserschichtenfolgen auf Saphir-Substrat und GaN-Quasisubstrat aufgewachsen wurden, konnte der Einfluss der Reduktion der Defektdichte der aufgewachsenen Schichten von 2×109 cm-2 auf 1×108 cm-2 auf die Laserparameter untersucht werden. Durch die Reduktion der Defektdichte konnte die durchschnittliche elektrische Verlustleistung an der Schwelle um ca. 40 % verringert werden, was vor allem auf eine Reduktion der defektassistierten Rekombination zurückzuführen ist.

Author dc:creator

• Sommer, Frank

Contributors dc:contributor

• Wagner, Joachim

• InGaN
• Defektdichte
• Selbstaufheizung
• Mg Diffusion
• defect density
• self heating

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