RU189453U1 - Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ - Google Patents
Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ Download PDFInfo
- Publication number
- RU189453U1 RU189453U1 RU2019107123U RU2019107123U RU189453U1 RU 189453 U1 RU189453 U1 RU 189453U1 RU 2019107123 U RU2019107123 U RU 2019107123U RU 2019107123 U RU2019107123 U RU 2019107123U RU 189453 U1 RU189453 U1 RU 189453U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gaas
- type
- thickness
- layer
- layers
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 abstract description 20
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель может быть использована для создания источников однофотонного излучения, являющихся ключевыми элементами устройств квантовой криптографии.
Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми квантовыми точками (КТ) в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), представляет собой структуру, ключевыми особенностями которой являются использование внутрирезонаторных электрических контактов и градиентных сверхрешеток, которые позволяют уменьшить внутренние оптические потери, сопротивление и рабочее напряжение источника излучения, а также увеличить его быстродействие; использование в качестве верхнего распределенного брэгговского отражателя последовательности диэлектрических слоев, а также наличие двух оксидных апертур сверху и снизу от слоя КТ InAs. Эпитаксиальная гетероструктура выращивается на полупроводниковой подложке GaAs (1) ориентации (001) и содержит следующие слои (последовательно в направлении от подложки): буферный слой GaAs (2), нижний распределенный брэгговский отражатель (РБО) GaAs/Al0.89Ga0.11As, содержащий 30 периодов (3), контактный слой GaAs:Si n-типа проводимости, легированный Si (4), градиентную сверхрешетку (CP) n-типа проводимости GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (5), слои окисляемой апертуры n-типа проводимости Al0.89Ga0.11iAs:Si/AlAs:Si/Al0.89Ga0.11iAs:Si (6), обратную градиентную CP n-типа проводимости с GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (7), нелегированную CP GaAs/Al0.89Ga0.11As с постоянным периодом (8), нижний барьерный слой GaAs (9), разреженный массив КТ InAs (10), верхний барьерный слой GaAs (11), нелегированную CP Al0.89Ga0.11As/GaAs (12), градиентную CP р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/GaAs:Be (13), слои окисляемой апертуры р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/AlAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be (14), обратную градиентную CP р-типа проводимости GaAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be (15), легированный Be слой GaAs р-типа проводимости (16), стоп-слой р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be (17), контактный слой GaAs р-типа проводимости, сильно легированный Be (18). Верхний РБО, представляющий собой периодическую последовательность диэлектрических слоев Ta2O5/SiO2, осаждается на поверхность сформированных с помощью постростовых литографических технологий меза-структур со стравленными верхним контактным слоем и стоп-слоем и оставляется в виде цилиндрического РБО только на вершине меза-структур над апертурой источника методом взрывной литографии (19). Предлагаемая конструкция позволяет упростить процесс изготовления источника однофотонного излучения, улучшить его временные и излучательные характеристики, а также повысить воспроизводимость создания годных для изготовления источников однофотонного излучения меза-структур. 3 ил.
Description
Полезная модель относится к области полупроводниковой фотоники, а именно к области создания источников и детекторов однофотонного излучения. Предложенная полезная модель может быть использована для создания источников однофотонного излучения, являющихся ключевыми элементами устройств квантовой криптографии.
В последние десятилетия были предприняты значительные усилия в области разработки излучателей света, позволяющих тем или иным способом контролируемо испускать одиночные фотоны. Высокоэффективный однофотонный источник потенциально имеет множество важных приложений, в частности, востребован в метрологии или в телекоммуникационных системах, обеспечивая полную безопасность обмена данными с использованием протоколов квантовой криптографии. При этом в квантовой криптографии для достижения условий абсолютной конфиденциальности крайне необходимо, чтобы импульсы на выходе источника никогда не содержали более одного фотона.
Источник одиночных фотонов с электрической накачкой представляет собой систему, которая способна генерировать импульсы света, содержащие только один фотон, при приложении импульсного электрического напряжения между его электродами.
Преимуществом источника однофотонного излучения с инжекционной накачкой является его компактность по сравнению с оптически накачиваемыми источниками, достигаемая за счет исключения сложной оптической схемы накачивающего лазера.
При реализации диодного источника однофотонного излучения с электрической накачкой на основе полупроводниковых квантовых точек (КТ) помимо стандартных задач для однофотонных излучателей (формирование разреженного массива КТ, расчет и реализация распределенных брэгговских отражателей, создание трехмерных микрорезонаторов), необходимо решить и дополнительные вопросы, связанные с n- и р-легированием структур, расположением легированных областей в структуре, формированием омических контактов, созданием латерального ограничения области протекания тока и волноводного ограничения в трехмерном резонаторе.
Одной из наиболее распространенных систем для изготовления источников одиночных фотонов с электрической накачкой в ближней инфракрасной области являются диодные структуры с КТ InAs/(Al,Ga)As.
Известна конструкция однофотонного источника с электрической накачкой [L. Wang, Y. Ying, Z. Guowei, X. Jianxing, N. Haiqiao, N. Zhichuan, патент CN 103532010 А, дата приоритета 25.10.2013] на основе структуры, полученной на подложке GaAs и состоящей из буферного слоя GaAs, распределенных верхнего и нижнего брэгговских зеркал GaAs/AlxGa1-xAs и массива КТ InAs в активной области. Недостатком предложенной конструкции однофотонного излучателя является формирование электрических контактов к структуре таким образом, что электрический ток проходит через всю конструкцию, включая толстые (несколько мкм) легированные брэгговские зеркала, что неизбежно должно приводить к дополнительным оптическим потерям, связанным с поглощением на свободных носителях и уменьшением быстродействия за счет высокого сопротивления брэгговских зеркал.
Аналогичным недостатком обладает и источник одиночных фотонов с инжекционной накачкой, предложенный Hirose Shinichi и Usuki Tatsuya (патент US 2007295977 А1, дата приоритета 04.03.2005). В данной конструкции все части структуры являются легированными и электрические контакты формируются к обратной стороне легированной подложки GaAs и к верхней части структуры. Для сбора излучения формируется меза-структура, содержащая, по крайней мере, одну КТ.
Другая известная конструкция источника однофотонного излучения с диодной накачкой на основе полупроводниковых КТ [L. Wang, Z. Wang, J. Qin, Y. Li, патент CN 106299066 А, дата приоритета 31.08.2016] включает в себя подложку GaAs, на которой формируется брэгговское зеркало путем чередования слоев GaAs/Al0.95Ga0.05As. Затем следует активная область, состоящая из КТ InAs, смачивающего слоя In0.4Ga0.6As и закрывающих слоев In0.8-xAl0.2GaxAs и In0.71-xAl0.29GaxAs. Массив КТ создается по технологии импринт. Сверху активной области структуры формируется брэгговское зеркало GaAs/Al0.95Ga0.05As. На поверхность осаждается слой SiO2, в котором формируется микрорезонаторная структура. В данной конструкции источника однофотонного излучения используются внутрирезонаторные электрические контакты, что позволяет уменьшить оптические потери, связанные с поглощением на свободных носителях [Н.А. Малеев, А.Г. Кузьменков, С.А. Блохин, В.М. Устинов, патент RU 2611555]. Однако в качестве недостатков данной конструкции необходимо отметить сложную и дорогостоящую технологию формирования разреженного массива КТ, а также сложную конструкцию микрорезонаторной структуры, которая формируется внутри осажденного сверху слоя диэлектрика.
В другом типе структур источников однофотонного излучения с инжекционной накачкой формирование верхнего распределенного брэгговского отражателя (РБО), верхнего контактного слоя и электрода происходит уже на сформированном трехмерном микрорезонаторе [В. Ma, Z. Chen, X. Shang, Н. Ni, Z. Niu, патент CN 106099642 А, дата приоритета 30.06.2016]. В данном случае, микрорезонатор представляет собой инвертированную треугольную пирамиду. Такой способ формирования источника одиночных фотонов существенно более технически сложен по сравнению с вышеописанными.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является конструкция источника однофотонного излучения с электрической накачкой, предложенная в работе [D.J.P. Ellis, A.J. Bennett, S.J. Dewhurst, C.A. Nicoll, D.A. Ritchie, A.J. Shields, Cavity-enhanced radiative emission rate in a single-photon-emitting diode operating at 0,5 GHz, New Journal of Physics 10, 043035 (2008)]. Структура источника однофотонного излучения содержит массив КТ InAs низкой плотности, расположенный в середине вертикального резонатора GaAs, заключенного между верхним и нижним РБО GaAs/Al0.9Ga0.1As, содержащими, соответственно, 17 и 25 периодов. Верхнее и нижнее зеркала легируются, соответственно, для получения р- и n-типа проводимости. Источник однофотонного излучения формируется на основе данной полупроводниковой гетероструктуры посредством стандартного фотолитографического процесса и представляет собой меза-структуру прямоугольной формы, электрические контакты формируются к легированным частям структуры на небольшом расстоянии от активной области. В центре плоскости меза-структуры формируется окисляемая апертура, предназначенная для латерального ограничения области протекания тока, которая состоит из трех слоев AlxGa1-xAs с содержанием Al 70, 90 и 100%. Основными недостатками данной конструкции являются, как и в вышеописанных устройствах, наличие сильных оптических потерь, обусловленных легированием брэгговских зеркал, и сложность многочасового технологического процесса, в котором необходимо вырастить структуру, содержащую два толстых полупроводниковых РБО и область резонатора между ними, которые бы были спектрально согласованы между собой и с линией излучения одиночных КТ, попадающих в область апертуры, ограничивающей область излучения однофотонного источника.
В качестве заявляемой полезной модели выступает источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) и пост-ростовой литографической технологии. Предлагаемая конструкция позволяет упростить процесс изготовления источника однофотонного излучения, улучшить его временные и излучательные характеристики, а также повысить воспроизводимость создания годных для изготовления источников однофотонного излучения меза-структур.
Настоящая полезная модель поясняется чертежом, на котором представлено схематичное изображение структуры источника однофотонного излучения с электрической накачкой (фиг. 1).
На фиг. 2 и фиг. 3 приведены изображения изготовленных гетероструктуры и источника однофотонного излучения соответственно. Изображения получены с помощью растрового электронного микроскопа.
Эпитаксиальная гетероструктура выращивается на полупроводниковой подложке GaAs (1) ориентации (001) (фиг. 1) и содержит следующие слои (последовательно в направлении от подложки): буферный слой GaAs (2), нижний РБО GaAs/Al0.89Ga0.11As, содержащий 30 периодов (3), контактный слой GaAs:Si n-типа проводимости, легированный Si (4), градиентную сверхрешетку (CP) n-типа проводимости GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (5), слои окисляемой апертуры n-типа проводимости Al0.89Ga0.11iAs:Si/AlAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (6), обратную градиентную CP n-типа проводимости с GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (7), нелегированную CP GaAs/Al0.89Ga0.11As с постоянным периодом (8), нижний барьерный слой GaAs (9), разреженный массив КТ InAs (10), верхний барьерный слой GaAs (11), нелегированную CP с постоянным периодом Al0.89Ga0.11As/GaAs (12), градиентную CP р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/GaAs:Be (13), слои окисляемой апертуры р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/AlAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be (14), обратную градиентную CP р-типа проводимости GaAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be (15), легированный Be слой GaAs р-типа проводимости (16), стоп-слой р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be (17), контактный слой GaAs р-типа проводимости, сильно легированный Be (18). Верхний РБО, представляющий собой периодическую последовательность диэлектрических слоев Ta2O5/SiO2, осаждается на поверхность сформированных с помощью пост-ростовых литографических технологий меза-структур со стравленными верхним контактным слоем и стоп-слоем и оставляется в виде цилиндрического РБО только на вершине меза-структур над апертурой источника методом взрывной литографии (19). В качестве электрического контакта р-типа используется система AgMn/Au (20), в качестве п-электрода - AuGe/Ni/Au (21).
Принципиально новой в предлагаемой конструкции источника однофотонного излучения с электрической накачкой является совокупность следующих конструкционной особенностей, приведенных ниже.
Использование внутрирезонаторных контактов. В этом случае верхний и нижний РБО не легируются, а электрические контакты формируются к тонким контактным слоям GaAs n- и р-типа проводимости, которые расположены внутри микрорезонатора. Потенциальные барьеры, вводимые слоями окисляемых апертур Al0.89Ga0.11As/AlAs/Al0.89Ga0.11 As сверху и снизу КТ активной области сглаживаются с использованием градиентных СР. Использование внутрирезонаторных контактов позволяет уменьшить оптические потери, обусловленные поглощением на свободных носителях заряда. Кроме того, совместно с градиентными CP, они позволяют уменьшить сопротивление структуры и, как следствие, рабочее напряжение, а также увеличить быстродействие источника.
Использование в качестве верхнего РБО последовательности диэлектрических слоев Та2О5/SiO2, что позволяет, во-первых, существенно упростить технологию изготовления источника однофотонного излучения посредством исключения второго полупроводникового РБО, МПЭ рост которого требует тщательного подбора и длительного поддержания неизменных условий роста. А во-вторых, позволяет разбить процесс создания источника однофотонного излучения на две стадии: получение полупроводниковой гетероструктуры и тестирование параметров излучения КТ InAs и спектра отражения нижнего РБО с микрорезонатором, и осаждение верхнего диэлектрического РБО с подстройкой его параметров под излучательные характеристики конкретных КТ InAs и параметры нижнего РБО.
Использование двух оксидных апертур сверху и снизу от слоя КТ InAs, что позволяет не только реализовать ограничение области протекания тока в латеральном направлении, но и обеспечить волноводный эффект для однофотонного излучения в вертикальном направлении.
Суммарная толщина структуры составляет величину, кратную длине волны излучения однофотонного источника X в соответствующих слоях. В качестве метода формирования эпитаксиальной гетероструктуры используется метод МПЭ.
Буферный слой GaAs (2) должен быть выполнен толщиной 0,2-0,3 мкм. Его назначение - уменьшение шероховатости поверхности гетероструктуры и предотвращение формирования структурных дефектов на гетерогранице с подложкой.
Толщина нижнего РБО GaAs/Al0.89Ga0.11As (3) составляет 4,11 мкм, РБО состоит их 30 периодов, включающих слои GaAs толщиной 63 нм и Al0.89Ga0.11As толщиной 74 нм.
Толщина контактного слой GaAs n-типа проводимости (4) составляет 430 нм.
Толщины градиентных CP n-типа проводимости GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si (5 и 7) составляют 15 нм. CP состоят из последовательности чередующихся слоев GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si переменной толщины.
Верхняя и нижняя окисляемая апертура (6 и 14) состоит из следующих слоев 20 нм Al0.89Ga0.11As/20 нм AlAs/10 нм Al0.89Ga0.11As.
Толщины верхней и нижней нелегированной CP постоянного периода GaAs/Al0.89Ga0.11As (8 и 12) составляют 128 нм.
Верхний и нижний барьеры (9 и 11) представляют собой слои GaAs толщиной 1 нм.
Толщина слоя КТ InAs (10) составляет 1,7 монослоя.
Верхний РБО (19) состоит из периодической последовательности (7 периодов) слоев 109 нм Та2О5 /152 нм SiO2.
Пример. На подложке GaAs ориентации (001) была эпитаксиально выращена многослойная гетероструктура, содержащая буферный слой GaAs толщиной 0,2 мкм, нижний РБО GaAs/Al0.89Ga0.11As, содержащий 30 периодов, толщиной 4,11 мкм, контактный слой GaAs: Si n-типа проводимости, легированный Si, толщиной 430 нм, градиентную сверхрешетку (CP) n-типа проводимости GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si толщиной 15 нм, слои окисляемой апертуры n-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Si/AlAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si толщиной 50 нм, обратную градиентную CP n-типа проводимости с GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si толщиной 15 нм, нелегированную CP GaAs/Al0.89Ga0.11As с постоянным периодом толщиной 128 нм, нижний барьерный слой GaAs толщиной 1 нм, разреженный массив КТ InAs толщиной 1,7 монослоя, верхний барьерный слой GaAs толщиной 1 нм, нелегированную CP с постоянным периодом Al0.89Ga0.11As/GaAs толщиной 128 нм, градиентную CP р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/GaAs:Be толщиной 15 нм, слои окисляемой апертуры р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be/AlAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be толщиной 50 нм, обратную градиентную CP р-типа проводимости GaAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be толщиной 15 нм, легированный Be слой GaAs р-типа проводимости толщиной 430 нм, стоп-слой р-типа проводимости Al0.89Ga0.11As:Be толщиной 5 нм, контактный слой GaAs р-типа проводимости, сильно легированный Be, толщиной 60 нм. На выращенной гетероструктуре были сформированы цилиндрические меза-структуры со стравленными верхним контактным слоем и стоп-слоем над апертурой источника. Сформированы электроды р- и n-типа на основе систем AgMn/Au и AuGe/Ni/Au, соответственно. На поверхности меза-структур внутри кольцевого контакта р-типа был осажден верхний цилиндрический диэлектрический РБО, представляющий собой периодическую последовательность диэлектрических слоев Та2О5/SiO2 суммарной толщиной 1,827 мкм.
Выполненные измерения спектров излучения и автокорреляционной функции второго порядка g(2)(τ) подтвердили однофотонный характер излучения КТ InAs и позволили продемонстрировать следующие параметры:
- длина волны излучения КТ - 896 нм;
- рабочая температура - 10°К;
- среднее значение корреляционной функции в нуле g(2)(0) - 0,18±0,03;
- скорость генерации - 5,2 МГц.
Claims (20)
- Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми квантовыми точками (КТ) в системе InAs/AlGaAs, характеризующийся тем, что светодиодная излучающая гетероструктура изготовлена методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) и пост-ростовой литографической технологии, при этом светодиодная излучающая гетероструктура сформирована на полупроводниковой подложке GaAs ориентации (001) и содержит следующие слои (последовательно в направлении от подложки):
- а) буферный слой GaAs толщиной 0,2-0,3 мкм,
- b) нижний нелегированный распределенный брэгговский отражатель GaAs/Al0.89Ga0.11As толщиной 4,11 мкм,
- с) контактный слой GaAs:Si n-типа проводимости толщиной 430
- нм,
- d) градиентная сверхрешетка GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si n-типа проводимости толщиной 15 нм,
- е) слои окисляемой апертуры Al0.89Ga0.11As:Si/AlAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si n-типа проводимости толщиной 50 нм,
- f) обратная градиентная сверхрешетка GaAs:Si/Al0.89Ga0.11As:Si n-типа проводимости толщиной 15 нм,
- g) нелегированная сверхрешетка GaAs/Al0.89Ga0.11As с постоянным периодом толщиной 128 нм,
- h) нижний барьерный слой GaAs толщиной 1 нм,
- i) разреженный массив КТ InAs толщиной 1.7 монослоя,
- j) верхний барьерный слой GaAs толщиной 1 нм,
- к не легированная сверхрешетка Al0.89Ga0.11As/GaAs с постоянным периодом толщиной 128 нм,
- 1 градиентная сверхрешетка Al0.89Ga0.11As:Be/GaAs:Be р-типа проводимости толщиной 15 нм,
- m) слои окисляемой апертуры Al0.89Ga0.11As:Be/AlAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be р-типа проводимости толщиной 50 нм,
- n) обратная градиентная сверхрешетка GaAs:Be/Al0.89Ga0.11As:Be р-типа проводимости толщиной 15 нм,
- о) легированный Be слой GaAs р-типа проводимости толщиной 430 нм,
- р) стоп-слой Al0.89Ga0.11As:Be р-типа проводимости толщиной 5 нм, г контактный слой GaAs р-типа проводимости толщиной толщиной 60 нм,
- s) верхний распределенный брэгговский отражатель Ta2O5/SiO2 толщиной 1.827 мкм;
- а электрические контакты формируются к тонким контактным слоям GaAs n-и р-типа, которые расположены внутри микрорезонатора, при этом в области выше и ниже окисляемых слоев окисляемой апертуры вводятся легированные градиентные сверхрешетки Al0.89Ga0.11As/GaAs и верхний цилиндрический диэлектрический распределенный брэгговский отражатель (РБО) формируется на поверхности цилиндрических меза-структур со стравленными верхним контактным слоем и стоп-слоем над апертурой источника, внутри кольцевого контакта р-типа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107123U RU189453U1 (ru) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107123U RU189453U1 (ru) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU189453U1 true RU189453U1 (ru) | 2019-05-22 |
Family
ID=66635829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019107123U RU189453U1 (ru) | 2019-03-13 | 2019-03-13 | Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU189453U1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199159U1 (ru) * | 2020-02-21 | 2020-08-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Однофотонный излучатель на основе одиночной квантовой точки |
| RU204747U1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Источник одиночных фотонов на основе двумерного полупроводника с излучением в нанофотонный волновод |
| RU209708U1 (ru) * | 2021-12-17 | 2022-03-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Полупроводниковая гетероструктура с пониженной поверхностной плотностью квантовых точек |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070007507A1 (en) * | 2005-05-30 | 2007-01-11 | Benoit Deveaud-Pledran | Single photon source |
| RU2554302C2 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования и науки Санкт-Петербургский Академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук | Вертикально излучающий лазер с брэгговскими зеркалами и внутрирезонаторными металлическими контактами |
| CN106099642A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种电致单光子源器件及其制备方法 |
| CN106299066A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 武汉光谷量子技术有限公司 | 一种量子点单光子源及其制备方法 |
| WO2018162894A1 (en) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | Lancaster University Business Enterprises Limited | Single photon source |
-
2019
- 2019-03-13 RU RU2019107123U patent/RU189453U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070007507A1 (en) * | 2005-05-30 | 2007-01-11 | Benoit Deveaud-Pledran | Single photon source |
| RU2554302C2 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования и науки Санкт-Петербургский Академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук | Вертикально излучающий лазер с брэгговскими зеркалами и внутрирезонаторными металлическими контактами |
| CN106099642A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-11-09 | 中国科学院半导体研究所 | 一种电致单光子源器件及其制备方法 |
| CN106299066A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 武汉光谷量子技术有限公司 | 一种量子点单光子源及其制备方法 |
| WO2018162894A1 (en) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | Lancaster University Business Enterprises Limited | Single photon source |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| D.J.P. Ellis et al, Cavity-enhanced radiative emission rate in a single-photon-emitting diode operating at 0,5 GHz, New Journal of Physics 10, 043035 (2008). * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU199159U1 (ru) * | 2020-02-21 | 2020-08-19 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Однофотонный излучатель на основе одиночной квантовой точки |
| RU204747U1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Источник одиночных фотонов на основе двумерного полупроводника с излучением в нанофотонный волновод |
| RU209708U1 (ru) * | 2021-12-17 | 2022-03-18 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" (Университет ИТМО) | Полупроводниковая гетероструктура с пониженной поверхностной плотностью квантовых точек |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5568499A (en) | Optical device with low electrical and thermal resistance bragg reflectors | |
| US5780867A (en) | Broadband light-emitting diode | |
| RU189453U1 (ru) | Источник однофотонного излучения на основе светодиодной излучающей гетероструктуры с эпитаксиальными полупроводниковыми КТ в системе InAs/AlGaAs, изготовленной методом МПЭ | |
| JP2016036050A (ja) | 高インジウムおよび低アルミニウムを有する量子井戸と高アルミニウムおよび低インジウムを有するバリア層とを備えトラップが削減されたレーザ | |
| KR100523484B1 (ko) | 전류 제한 구조를 갖는 반도체 광소자의 제조방법 | |
| JPH03236295A (ja) | 縦方向空洞半導体レーザ装置 | |
| JPH09507339A (ja) | 一体型レーザ・パワー・モニタ | |
| US10389353B2 (en) | Optical switch | |
| US7847310B2 (en) | Migration enhanced epitaxy fabrication of active regions having quantum wells | |
| JPH07221398A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| EP2675024A2 (en) | Electron beam pumped vertical cavity surface emitting laser | |
| JPH0685405A (ja) | 埋込みヘテロ構造レーザ | |
| US20210119420A1 (en) | Nanocrystal surface-emitting lasers | |
| KR20210062028A (ko) | 광을 방출하거나 감지하기 위한 구조체를 구비한 반도체 디바이스 | |
| US4941025A (en) | Quantum well semiconductor structures for infrared and submillimeter light sources | |
| JP3219823B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPH05283808A (ja) | 低抵抗のブラッグ反射層を備えた表面発光レーザ | |
| CN115882339A (zh) | 包含多主动层与光栅层的半导体激光二极体 | |
| JPH0629612A (ja) | 表面放出型半導体レーザの製造方法と、その方法で得られるレーザ | |
| CN115036789B (zh) | 一种基于type-Ⅱ隧道结的GaAs基高速垂直腔面发射激光器 | |
| JPH08340132A (ja) | 面発光ダイオード | |
| EP4084242A1 (en) | Light-emitting device | |
| JPH10200202A (ja) | 可視波長の垂直空洞面発光レーザー | |
| CN115799981A (zh) | 一种高折射率拓展腔垂直腔面发射激光器、制备方法及其应用 | |
| JP2757633B2 (ja) | 面発光半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210401 Effective date: 20210401 |