Гетероэпитаксиальные структуры InAlGaAs на подложке InP для электрооптического модулятора на основе квантово-размерного эффекта Штарка

Abstract

В данной работе изучены свойства гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) InAlGaAs на подложке InP для новой версии электрооптического модулятора на основе квантово-размерного эффекта Штарка. Особенностью предлагаемой конструкции модулятора является размещение слоя из нескольких квантовых ям над толстым буферным слоем In0.52Al0.48As с показателем преломления, превышающим показатель преломления подложки InP. В этом случае слой множественных квантовых ям остается волноводным и в нем формируется основная оптическая мода с небольшим сечением. Оптическая мода во втором волноводе, сформированном из буферного слоя In0.52Al0.48As, характеризуется гораздо большим поперечным сечением, что может обеспечить удобное соединение с оптическим волокном. При выращивании гетероструктур методом молекулярно-лучевой эпитаксии отработаны условия роста четырехкомпонентного твердого раствора InGaAlAs с кристаллической решеткой согласованной с (001) InP подложкой, и определены оптимальные условия роста для каждого слоя ГЭС. В результате были получены гетероструктуры с концентрацией дефектов на поверхности не более 500 на см2 , что достаточно для создания на их основе интегрированных оптических модуляторов. Методами фотолюминесценции и отражения вблизи угла Брюстера в исследованных ГЭС изучено влияние состава и толщины слоев множественных квантовых ям In0.53Ga0.47XAl0.47(1-X)As/In0.52Al0.48As на величину электрооптического эффекта. А также определен коэффициент преломления каждого слоя ГЭС на рабочей длине волны модулятора 1.55 мкм. Проведено сравнение полученных данных с данными моделирования и выбрана оптимальная конструкция структуры для создания на ее основе оптического модулятора InP. Полученные ГЭС использованы для отработки и изучения особенностей технологии изготовления оптического модулятора с применением разработанных режимов формирования волновода (в разрядной плазме в ВCl3), планаризации и металлизации омических контактов с соответствующими слоями ГЭС на основе Ge / Композиции Au / Ni / Au и Ti / Au.