Epitaksja MOCVD naprężonych struktur kwantowych laserów kaskadowych InGaAs/InAIAs/InP

Przedmiotem pracy jest zastosowanie technologii epitaksji ze związków metaloorganicznych (MOCVD) do otrzymania laserów kaskadowych (QCL) na podłożach InP. Wykonano hetrostruktury półprzewodnikowe laserów zbudowane z supersieci InGaAs/InAIAs ze skompensowanymi naprężeniami. Lasery takie są najważniejszym rodzajem przyrządów QCL o emisji w przedziale 3-8 µm. Otrzymanie heterostruktur o zadanych wcześniej parametrach wiąże się z bezprecedensową w epitaksji półprzewodników precyzją składów, grubości i międzypowierzchni warstw składowych. Dokładność tę osiągnięto poprzez optymalizację parametrów i organizacji procesów oraz poprzez dobór odpowiednich metod charakteryzacyjnych. Jako główne narzędzie charakteryzacyjne zastosowano analizę profili dyfrakcji rentgenowskiej. Uzyskane wyniki pokazują rozwiązania problemów specyficznych dla technologii opracowywanych heterostruktur oraz skuteczność metod dyfrakcji w tym przypadku. Miarą sukcesu prezentowanych prac było uzyskanie w oparciu o wykonane heterostruktury poprawnie działających laserów. Wśród ciekawych obserwacji znalazły się widoczne w krzywych dyfrakcyjnych przejawy braku podstawowej koherencji periodyczności supersieci struktury z periodycznością sieci krystalicznej.

---

We grew strain-compensated InGaAs/InAIAs/InP mid-infrared quantum cascade lasers by MOCVD. The required unprecedented accuracy of layers stoichiometry and thickness, together with the high purity of the compounds and suitable process repeatability are the prime challenges for this technology. This necessary precision was obtained through the optimisation of growth parameters, processes organisation as well as development and application of adequate characterisation methods. X-ray diffraction spectroscopy combined with a corresponding simulation tool for the diffraction profile analysis enabled the effective recognition of the epitaxial structures. This approach showed several solutions to specific problems. The proper working lasers processed from the developed structures can be treated as the measure of success. Among other results there is an interesting observation of the incoherence of the superlattice and crystal lattice periodicity seen as the additional features in the XRD profiles.