{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:590"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:590","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"(GaIn)(AsP)- und (GaIn)(AsN)-Halbleiterheterostrukturen und ihre Anwendung in Diodenlasern","abstract":"Die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von langwelligen (> 2 µm) InP-basierenden GaInAsP- und GaInAsN-Halbleiterheterostrukturen und ihre Anwendung in Diodenlasern wird beschrieben. <br>Zur Herstellung der Strukturen kamen die Metall-Organische Gasphasenepitaxie und die Molekularstrahlepitaxie zum Einsatz. Anhand von Wachstumsstudien wurde der zur Herstellung qualitativ hochwertiger Schichten notwendige Parameterbereich ermittelt. <br>Ausgehend von der grundlegenden physikalischen Fragestellung, welche maximale Emissionswellenlänge mit dem GaInAsP-Materialsystem erreichbar ist, wurde der Wellenlängenbereich bis zu 2.1 µm mit stark kompressiv verspannten GaInAs/GaInAsP-Diodenlasern erschlossen. Aufgrund der einsetzenden Verspannungsrelaxation der GaInAs-Quantentöpfe für noch höhere In-Konzentrationen liegt für das GaInAsP-Materialsystem bei dieser Wellenlänge eine natürliche Obergrenze. Die vergleichende Bestimmung der internen und externen Laserparameter für eine Laserstruktur mit GaInAs-Barrieren und mit höheren GaInAsP-Barrieren zeigte die Vorzüge der höheren Barrieren in Form einer größeren Temperaturstabilität des Diodenlaser. <br>Anwendung fanden diese GaInAsP-Laser in der Gasspektroskopie zur Detektion von Kohlendioxid. <br>Der Einsatz der erst seit wenigen Jahren erforschten Gruppe-III Arsenid-Nitride (GaInAsN) eröffnet die Möglichkeit die Wellenlängenlimitierung des GaInAsP-Materialsystems zu überwinden. Mit dem Ansatz der verdünnten Gruppe-III Arsenid-Nitride konnten Quantenfilmstrukturen auf InP-Substrat mit Emissionswellenlängen von bis zu 2.3 µm bei Raumtemperatur realisiert werden. Grundlegendes Konzept ist hierbei die intrinsische Verspannungskompensation in den GaInAs-Quantentöpfen durch den Einbau von Stickstoff bei gleichzeitiger Verringerung der Bandlückenenergie. Der Einfluß des thermischen Ausheilens auf die Photolumineszenzeigenschaften des GaInAsN wurde in diesem Zusammenhang untersucht.","abstract_html":"Die Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung von langwelligen (&gt; 2 µm) InP-basierenden GaInAsP- und GaInAsN-Halbleiterheterostrukturen und ihre Anwendung in Diodenlasern wird beschrieben. &lt;br&gt;Zur Herstellung der Strukturen kamen die Metall-Organische Gasphasenepitaxie und die Molekularstrahlepitaxie zum Einsatz. Anhand von Wachstumsstudien wurde der zur Herstellung qualitativ hochwertiger Schichten notwendige Parameterbereich ermittelt. &lt;br&gt;Ausgehend von der grundlegenden physikalischen Fragestellung, welche maximale Emissionswellenlänge mit dem GaInAsP-Materialsystem erreichbar ist, wurde der Wellenlängenbereich bis zu 2.1 µm mit stark kompressiv verspannten GaInAs/GaInAsP-Diodenlasern erschlossen. 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Der Einfluß des thermischen Ausheilens auf die Photolumineszenzeigenschaften des GaInAsN wurde in diesem Zusammenhang untersucht.","The developement, fabrication and charaterization of long-wavelength (> 2 µm) InP-based GaInAsP and GaInAsN semiconductor heterostructures is reported as well as their application in diodelasers. <br>Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy and Molecular Beam Epitaxy were used for the fabrication of these structures. The optimum growth conditions for the eptiaxy of high quality layers were investigated for both techniques by detailed growth studies. <br>Exploring the maximum wavelength which can be realized in the GaInAsP material system, the infrared spectral range could be covered up to 2.1 µm by employing highly compressively strained GaInAs/GaInAsP diodelasers. Due to the strain relaxation of the GaInAs quantum wells above a critical layer thickness/In-concentration the longest achievable wavelength for the GaInAsP material system is limited to this value. Comparing the internal and external laser parameters for laser structures with GaInAs barriers and higher GaInAsP barriers, a larger temperature stability of the laser with higher barriers is observed. <br>One application for the GaInAsP-lasers, which was realized, is the detection of gaseous carbon dioxide in a tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) experiment. <br>With the recently proposed group-III arsenid nitrides (GaInAsN), the above wavelength limitation of the GaInAsP material system can be overcome. Quantum well structures on InP-substrate with a maximum emission wavelength up to 2.3 µm at room temperature were realized by using dilute group-III arsenide nitrides. Thereby advantage is taken of the intrinsic strain compensation by incorporation of nitrogen in the quantum wells. At the same time the band gap energy is lowered by the presence of nitrogen. 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Der Einfluß des thermischen Ausheilens auf die Photolumineszenzeigenschaften des GaInAsN wurde in diesem Zusammenhang untersucht.","The developement, fabrication and charaterization of long-wavelength (> 2 µm) InP-based GaInAsP and GaInAsN semiconductor heterostructures is reported as well as their application in diodelasers. <br>Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy and Molecular Beam Epitaxy were used for the fabrication of these structures. The optimum growth conditions for the eptiaxy of high quality layers were investigated for both techniques by detailed growth studies. <br>Exploring the maximum wavelength which can be realized in the GaInAsP material system, the infrared spectral range could be covered up to 2.1 µm by employing highly compressively strained GaInAs/GaInAsP diodelasers. Due to the strain relaxation of the GaInAs quantum wells above a critical layer thickness/In-concentration the longest achievable wavelength for the GaInAsP material system is limited to this value. Comparing the internal and external laser parameters for laser structures with GaInAs barriers and higher GaInAsP barriers, a larger temperature stability of the laser with higher barriers is observed. <br>One application for the GaInAsP-lasers, which was realized, is the detection of gaseous carbon dioxide in a tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) experiment. <br>With the recently proposed group-III arsenid nitrides (GaInAsN), the above wavelength limitation of the GaInAsP material system can be overcome. Quantum well structures on InP-substrate with a maximum emission wavelength up to 2.3 µm at room temperature were realized by using dilute group-III arsenide nitrides. Thereby advantage is taken of the intrinsic strain compensation by incorporation of nitrogen in the quantum wells. At the same time the band gap energy is lowered by the presence of nitrogen. 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