Расчет упругонапряженной гетероструктуры AlXGaYIn1–X–YAs/InP с квантовыми ямами для эффективных лазерных излучателей

Abstract

Выполнены расчеты составов эпитаксиальных слоев, формирующих низкоразмерные гетероструктуры Al x Ga y In 1-x-y As/InP для лазерных диодов с длиной волны излучения 1.55 мкм. При проведении расчетов ставилась задача обеспечения максимальной высоты энергических барьеров для эффективного ограничения носителей заряда в квантовых ямах. Наряду с эффектом размерного квантования энергии свободных носителей заряда в разрешенных зонах, учитывалось влияние упругих напряжений в эпитаксиальных слоях на смещение краев энергетических зон. Показано, что для решения поставленных задач необходимо формирование гетероструктур с напряжениями упругого сжатия в квантовой яме и напряжениями упругого растяжения в барьерных слоях. Предложена структура, включающая барьерный слой Al 0.28 Ga 0.30 In 0.42 As толщиной 110 Å и квантовую яму Al 0.03 Ga 0.23 In 0.74 As в слое толщиной 55 Å со степенями рассогласования параметров кристаллической решетки с подложкой InP-0.8% и +1.4%, соответственно. По результатам расчетной оценки, указанные толщины эпитаксиальных слоев не превышают критических значений, способных привести к образованию дислокаций несоответствия на гетерограницах. Ключевые слова: лазерные диоды, квантовая яма, Al x Ga y In 1-x-y As/InP, механические напряжения, уровни размерного квантования.