автореферат диссертации по электронике, 05.27.03, диссертация на тему:Исследование влияния легирования эмиттерных слоев на параметры диодных лазеров на основе твердых растворов AlGaAs и AlGaInP

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Научно-Исследовательский Институт "Полюс" им. М.Ф.Стельмаха

На правах рукописи

ЧЕЛЬНЫЙ Александр Александрович

Исследование влияния легирования эмиттерных слоев на параметры диодных лазеров на основе твердых растворов АЮэАб и АЮа1пР

05.27.03 - квантовая электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2005

Работа выполнена в ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф.Стельмаха

Научный руководитель- Лауреат Ленинской премии, доктор технических

наук, профессор ШВЕЙКИН В.И.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

БОГАТОВ А.П.

Лауреат Государственной премии, доктор технических наук ДУРАЕВ В.П.

Ведущая организация: НИИ «Радиоэлектроника и лазерная техника»

МГТУ им. Н.Э.Баумана

Защита состоится « » 2005 г. в час. На заседании

диссертационного совета Д.409.003.01 в ФГУП НИИ «ПОЛЮС» им. М.Ф.Стельмаха по адресу: 117342, Москва, ул. Введенского, д.З

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП НИИ «ПОЛЮС» им. М.Ф.Стельмаха

Автореферат разослан « » 2005 г.

Ученый секретарь совета Д.409.003.01:

Кротов Ю.А.

77 56

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Создание мощных полупроводниковых диодных лазеров (ДЛ) является актуальной и перспективной проблемой, имеющей большое научное и практическое значение. Такие лазеры находят широкое применение в различных областях науки и техники, начиная от записи-считывания и передачи информации, спектроскопии, военного дела и заканчивая обработкой материалов и медициной. При этом все большее значение приобретают такие параметры ДЛ как внешняя эффективность и КПД, а также характеристическая температура порогового тока, причем в подавляющем большинстве случаев эти параметры должны быть максимальными. Поставленной цели достигают путем оптимизации конструкции ДЛ и, в частности, конструкции лазерной гетероструктуры (ГС). Обычно основное внимание уделяется составам и толщинам выращиваемых слоев. Гораздо меньшее внимание уделяется таким параметрам ГС, как уровни легирования эмиттеров.

Постоянно расширяющиеся применения ДЛ требуют расширения спектра возможных длин волн излучения и, следовательно, создания ГС на новых материалах. В частности, для систем записи и считывания информации, це-леуказателей, накачки твердотельных сред, легированных хромом, а также для медицины, необходимо создание мощных ДЛ на основе твердых растворов АЮа1пР/Са1пР/ОаА5. Такие приборы излучают в диапазоне длин волн 690-630 нм.

Качество и параметры ДЛ существенным образом определяются качеством ГС. Для выращивания гетероструктур ДЛ широко применяется газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений и гидридов (МОС-гидридная эпитаксия). Технология легирования материалов АЮа1пР и А1-ОаАз имеет свои особенности. Установка МОС-гидридной эпитаксии представляет собой сложный и разветвленный трубопровод, в котором при переключении газовых потоков могут развиваться переходные процессы (ПП).

Эти ПП можно классифицировать по своей природе как гидравлические, тепловые и химические. ПП приводят к неконтролируемому росту пленок как по составу, так и по толщине, что существенным образом сказывается на качестве и параметрах изготавливаемых приборов, зачастую искажая или даже делая невозможным выявление зависимостей параметров ДЛ от состава, геометрии и электрофизических характеристик слоев ГС. Поэтому изучение ПП в установках эпитаксии, особенно при выращивании квантоворазмерных ГС и ГС на основе многокомпонентных твердых растворов, изопериодичных подложке, является важной задачей. Таким образом, выбранная тема работы является актуальной.

Цель данной работы состоит в исследовании зависимости параметров диодных лазеров от соотношения и уровней легирования эмиттерных слоев квантоворазмерных лазерных ГС и, на основе этих исследований, оптимизация конструкции ГС для создания мощных полупроводниковых ДЛ на основе материалов АЮа1пРЛЗа1пР/ОаА5 и АЮаАзЮаАз.

Методологически это требовало предварительной разработки технологии выращивания пленок и ГС на основе материалов АЮа1пРЮа1пР/ОаА5 и АЮаАв/ОаАв методом МОС-гидридной эпитаксии, исследования особенностей выращивания и легирования слоев в этих системах, а также исследования ПП, имеющих место в установке и препятствующих контролируемому росту слоев с наперед заданным составом, толщиной и высоким кристаллическим совершенством.

В соответствии с методологией достижения цели данной работы, предполагающей два направления исследований: первое, связанное с исследованием роста и легирования пленок и ГС на основе А1 Са1пР/Са1пРЮа Аг и А1-СаАхЮаАз; второе, связанное с исследованием зависимости параметров ДЛ от уровня легирования эмиттерных слоев и оптимизацией конструкции ГС, в задачу работы входило:

1. исследование влияния уровня легирования эмиттеров лазерных гетерост-руктур на параметры изготавливаем ых из них диодных лазеров;

> М ( Г Ч I

; 4 ,

2. исследование особенностей роста и легирования слоев на основе системы AlGalnP/GalnP/GaAs и AlGaAs/GaAs, разработка технологии выращивания лазерных гетероструктур МОС-гидридным методом;

Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:

1. выявлена и изучена зависимость внутренних параметров лазерных кван-товоразмерных гетероструктур: плотности тока инверсии, коэффициента дифференциального усиления и внутреннего квантового выхода, а также внешней квантовой эффективности и характеристической температуры порогового тока от соотношения легирования эмиттерных слоев;

2. предложена и реализована конструкция излучателя с сильнолегированным Р-эмитгером;

3. экспериментально обнаружено, что с повышением уровня легирования Р-эмиттера диодные лазеры с малой шириной полоска имеют тенденцию к более устойчивой работе на одной продольной моде.

Практическая значимость работы состоит в том, что в ней:

1. продемонстрирована возможность управления внутренними параметрами лазерной гетероструктуры, внешней квантовой эффективностью, характеристической температурой порогового тока простым изменением соотношения легирования в эмиттерных слоях P/N, что открывает новые пути создания диодных лазеров с наперед заданными свойствами;

2. в системе твердых растворов AlGaAs/GaAs созданы диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером и высоким отношением P/N>5, излучающие на длине волны 850 нм оптическую мощность более 3 Вт при внешней эффективность 1,33 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм;

3. в системе твердых растворов AlGaAs/GaAs созданы диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмитгером и высоким отношением P/N>4, излучающие на длине волны 780 нм оптическую мощность более 100 мВт; диодные лазеры работали в одномодовом режиме на одной продольной моде;

4. в системе твердых растворов AlGalnP/GalnP/GaAs созданы диодные лазе-

%

ры с высоким отношением P/N>3, излучающие на длине волны 680 нм оптическую мощность более 1 Вт при внешней эффективность 1,45 Вт/А в непрерывном режиме генерации, при ширине области излучения 100 мкм;

5. в системе твердых растворов AlGalnP/GalnP/GaAs созданы диодные лазеры с высоким отношением P/N=3, излучающие на длине волны 650 нм оптическую мощность более 5 мВт в одномодовом режиме при температуре +70°С; значение характеристической температуры порогового тока составило 190° в диапазоне температур +20 ч-+45°С.

6. разработана технология выращивания гетероструктур на основе А1-GalnP/GalnP/GaAs, пригодная для изготовления диодных лазеров красного диапазона спектра, а также диапазона 1,06-0,78 мкм для замены традиционной системы AlGaAs/GaAs;

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Основные внутренние параметры квантоворазмерных лазерных гетероструктур зависят от соотношения концентрации дырок Р и электронов N в эмиттерных слоях:: при увеличении P/N плотность тока инверсии и коэффициент дифференциального усиления увеличиваются.

2. Диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером имеют более высокую дифференциальную квантовую эффективность и характеристическую температуру порогового тока.

3. При введении в Р-эмиттер лазерной гетероструктуры нелегированного подслоя, примыкающего к активной области, становится возможным сильное легирование Р-эмиттера акцепторными примесями до концентрации дырок на уровне 4+6-1018см"3.

4. Диодные лазеры с узким полоском, изготовленные из гетероструктур с сильнолегированным Р-эмиггером, имеют тенденцию к более устойчивой работе в одномодовом режиме.

Апробация работы и публикации по теме работы. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах, включая 1 патент,

список которых приведен в конце автореферата, а также докладывались на

Международной конференции «Photonic West Optoelectronic Integrated Circuit Materials, Physics and Devices», 1995, Сан-Хосе,США и научно-технических семинарах ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации - 131 страница, в том числе 46 рисунков и 5 таблиц. Список литературы содержит 98 наименований.

Содержание работы

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту.

ПЕРВАЯ глава носит обзорный характер. В ней проведен анализ литературных данных, относящихся к теме диссертации.

В первом параграфе изложены основные принципы МОС-гидридной эпитаксии. Показана важность решения проблемы переходных процессов в газоподготовительной системе установки, особенно при выращивании тонких квантоворазмерных слоев и многокомпонентных твердых растворов.

Во втором параграфе обсуждаются проблемы, которые возникают при выращивании пленок и лазерных ГС в системе AlGaAs/GaAs. Рассмотрены зависимости скорости роста пленок от основных параметров технологического процесса: температуры выращивания, концентрации металлоорганиче-ских компонентов газовой фазы, отношения V/III. В подавляющем большинстве случаев рост гетероструктур стараются проводить в так называемом квазиравновесном режиме. Основной проблемой при выращивании твердого раствора AlGaAs является кислород, который образует глубокие уровни, являющиеся центрами безызлучательной рекомбинации. Рассмотрены типы лазерных ГС, выращиваемые МОС-гидридным методом.

В третьем параграфе рассмотрены работы, связанные с ростом твердых растворов АЮа1пР/Са1пРЮаА5. При работе с этим материалом было обнаружено явление упорядочения твердого раствора, когда в пленках присутствуют домены упорядоченной фазы, состоящей из чередующихся моноатомных слоев сверхрешетки (АЮа)РЛпР. Степень упорядочения твердого раствора сильно влияет на ширину запрещенной зоны пленок полупроводника и на показатель преломления. Отмечается трудность получения пленок с высокой концентрацией дырок при легировании акцепторными примесями. Последний момент становится принципиальным при изготовлении ДЛ, поскольку величина разрывов зон в этой системе сравнительно невелика, что приводит к низкому значению характеристической температуры порогового тока Т0 из-за сильных утечек носителей из активной области через гетеро-баръер.

В первом параграфе ВТОРОЙ главы рассмотрены конструктивные особенности установки МОС-гидридной эпитаксии, которая использовалась в настоящей работе. Обсуждаются сырье и материалы, применявшиеся для выращивания пленок твердых растворов и гетероструктур на основе систем АЮаАв/СаАв и АЮаТпРЮаЬР/ОаАя.

Во втором параграфе рассмотрены гидравлические переходные процессы, имеющие место в установках газофазной эпитаксии при переключениях потоков газов. Предложена модель возникновения данного ПП. На основе данной модели сформулированы требования к конструкции установки газофазной эпитаксии, учет которых позволяет свести к минимуму влияние ПП на качество слоев и ГС.

В третьем параграфе рассмотрены тепловые и химические ПП. Первые обусловлены изменением условий теплоотдачи в реакторе при включении в него больших газовых потоков или при смене потоков компонентов с разными тепловыми характеристиками. Вторые обусловлены химическими реакциями в газовой фазе между компонентами парогазовой смеси, а также адсорбцией компонентов на стенках трубопроводов и реактора. Предложены

приемы, позволяющие свести к минимуму влияние тепловых и химических ПП на качество слоев и ГС.

В четвертом параграфе рассмотрены вопросы легирования пленок твердых растворов АЮа1пР/Са1пР/ОаА5 и АЮаАз/СаАБ донорными и акцепторными примесями. Отмечено, что легирование пленок донорными приме-

f ,см3/мин

Рис.1 Зависимость концентрации дырок в пленках АЮа1пР от расхода водорода-носителя через диэтилцинк.

1. скорость роста 3 мкм/час, без отжига;

2. скорость роста 1,6 мкм/час, без отжига;

3. скорость роста 1,6 мкм/час; отжиг в атмосфере азота при 600°С, 30 мин.

4. скорость роста 3 мкм/час; отжиг в атмосфере азота при 600°С, 30 мин.

сями не встречает особых трудностей В тоже время, получение в пленках ваГпР и АЮа1пР концентраций дырок более р=5-10псм"3 затруднительно, особенно для слоев АЮа1пР с высоким содержанием алюминия. Кривые зависимости концентрации дырок в твердых растворах от содержания акцепторной примеси в газовой фазе имеют специфический вид (рис.1, кривые1,2). Концентрация дырок с ростом концентрации диэтилцинка в газовой фазе вначале растет, а затем падает. В результате отжига образцов в атмосфере азота при 600°С концентрация дырок в сильнолегированных образцах заметно повысилась, а кривые приобрели вид, близкий к линейному. Подобное по-

ведение акцепторной примеси в пленках полупроводников может быть объяснено эффектом пассивации мелкой акцепторной примеси атомами водорода.

В пятом параграфе описана постростовая технология изготовления исследуемых диодных лазеров, а также указан комплекс методов, примененных для исследования выращенных образцов.

В первом параграфе ТРЕТЬЕЙ главы рассмотрено влияние легирования эмитгерных слоев лазерных ГС на параметры ДЛ с широким полоском, изготовленных в системе АЮаГпРЮаТпР/ОаАз. Выращивался ряд гетероструктур типа РОДГС с тремя квантовыми ямами. ГС отличались уровнем легирования эмитгерных слоев донорной и акцепторной примесями. Другой важной особенностью ГС было наличие прилегающего к волноводу нелегированного подслоя в Р-эмиттере. Толщина подслоя составляла 0,15-0,25 мкм. На рис.2а представлены зависимости внутренних параметров ДЛ с широким контактом (\у=100мкм) от концентрации дырок в Р-эмитгере при одинаковой концентрации электронов в М-эмиттере. Видно, что плотность тока инверсии 10 и

ЛЧО-'А/ст1

7 6

5 ^

31 2 10

О

N=1.5*10 ст

(ПО'ш/А ^Ю'А/ст' 7

20

- 15

- 1(1 - 5

рГЧб'си/А

Р'1<Г"ст1

а)

б)

%*10'"с1

Рис.2 а) зависимость 1(*), 1о(Д) и р(и) от концентрации дырок в Р-эмиттере;

б) зависимость }(_*) , ]о (□) и Р(в) от концентрации дырок в М-эмиттере. коэффициент дифференциального усиления р растут с ростом концентрации дырок. На рис.26 представлены аналогичные зависимости от концентрации

электронов в N-эмнттере. Видно, что Jo и ß уменьшаются при увеличении концентрации электронов в N-эмиттере N-эмиттере. Зависимость плотности порогового тока J имеет при этом минимум. Зависимости внутреннего кван тового выхода % и коэффициента характеристической температуры порогового тока Т0 от отношения P/N представлены на рис.3. Оптимизация концентраций носителей в эмиттерах ГС позволила изготовить ДЛ с мощностью излучения до 1 Вт на длине волны 670 нм. Коэффициент внутренних оптических потерь во всех ГС был на уровне 2 см'1. Необходимо отметить, что введение нелегированного подслоя не привело к сколько-нибудь заметному увеличению последовательного сопротивления диодов.

Рис.3 Зависимости внутреннего квантового выхода т]о и То от отношения P/N.

Во втором параграфе обсуждаются параметры ДЛ с узкой мезой, изготовленных из гетероструктур с высоким отношением P/N. ДЛ излучали в од-номодовом режиме на длине волны 650 нм. Пороговый ток при длине резонатора 400 мкм составлял 32 мА. Рабочая мощность 5 мВт достигалась при токе 38 мА. ДЛ демонстрировали устойчивую работу вплоть до температуры +70°С. Значение Т0 в диапазоне температур 20ч45°С составило 190°К. Приводятся данные по ресурсным испытаниям при температуре 60°С в течение 2000 часов

. Представляло несомненный интерес исследование аналогичных зави-

симостей для системы AlGaAs/GaAs, что и было сделано в ЧЕТВЕРТОЙ главе. В первом параграфе обсуждается конструкция РОДГС с нелегированным подслоем и высокой концентрацией дырок в Р-эмиттере. Нелегированный подслой с одной стороны предотвращал проникновение атомов Zn в волновод и активную область за счет диффузии, а с другой - уменьшал поглощение на свободных носителях той части световой волны волновода, которая распространяется в Р-эмиттере. Концентрация дырок в Р-эмитгере выращенной ГС с двумя квантовыми ямами составляла р=41018см"3. Изготовленные ДЛ с шириной полоска w=100 мкм и длиной резонатора L=800 мкм имели плотность порогового тока 480 А/см2. Внешняя дифференциальная квантовая эффективность составила 84% (1,2 Вт/А). Мощность диода достигала 3,5Вт и ограничивалась разогревом кристалла. При этом, расходимость излучения в плоскости, перпендикулярной рп-переходу, составила 40°, т.е. сравнительно высокая мощность излучения достигалась в условиях сильного ограничения световой волны в волноводе. На рис.4 представлен спектр излучения ДЛ при мощности 1 Вт. Ширина спектра на половине высоты составила менее 0,5 нм.

Работа ДЛ с узким полоском, изготовленных из ГС с сильнолегированным Р-эмиттером, обсуждается во втором параграфе. Сравнивались ДЛ, изготовленные из двух ГС с двумя квантовыми ямами, излучающие на длине волны 780нм. В одной из них Р-эмиттер легировался до уровня р=41018см'3, в другой - до р=11018см"3. Толщина нелегированного подслоя составляла 0,2мкм. ДЛ с сильнолегированным Р-эмиттером демонстрировали более высокую эффективность (1Вт/А против 0,7 Вт/А) и мощность (120-140 мВт против 30-40 мВт) в одномодовом и одночастотном режиме. Высокая мощность достигалась при сильном оптическом ограничении световой волны.

Расходимость излучения составляла 37° в плоскости, перпендикулярной р-п-переходу. Спектр излучения таких ДЛ при мощности 80 мВт представлен на рис.4. Видно, что излучение происходит на одной продольной моде с коэффициентом подавления соседних мод 15 дБ. В противоположность

этому в спектре ДЛ с обычным легированием наблюдалось несколько продольных мод. Аналогичные результаты были получены для ГС без алюминия

Wavelength, nm

Рис.4 Спектр излучения одномодового ДЛ при мощности Р=80 мВт

в активной области, излучающих на длине волны 840нм.

В третьем параграфе рассмотрены зависимости внутренних параметров квантоворазмерных лазерных ГС от уровня легирования Р-эмиттера. Выращивалась серия ГС с раздельным ограничением с активной областью в виде двух квантовых ям. Состав и геометрия ГС были одинаковыми, различался лишь уровень легирования Р-эмиттера. Толщина нелегированного подслоя в Р-эмиттере составляла 0,3 мкм. В табл.1 представлены основные параметры ДЛ, изготовленных из указанных ГС.

Таблица 1 Основные параметры исследуемых ГС

п.п. № пар тии Р см"3 Inop А/см2 1=800 2Т1 Вт/А ^ген НМ Т0 град а<> см"1 Ло % 1о А/см2 р-ю2 см/А

1 253 4-1017 370 0,71 835 147 1.6 0,5 90 5,1

2 254 1-Ю18 337 0,8 848 160 1.9 0,63 95 6,5

3 354 1,5-1018 387 1,05 845 180 2.4 0.78 197 8.5

4 540 4,5-Ю18 481 1,2 845 230 1.2 0,87 353 11.7

5 541 6,5-1018 612 1,33 848 250 1.4 0.98 512 15.8

На рис.5 представлены зависимости 1/т|0 от длины резонатора для партий с наиболее сильно легированным эмиттером. Внутренний квантовый выход был близок к единице для структуры с концентрацией дырок в Р-эмиттере 6,51018см"3. Коэффициент внутренних оптических потерь Оо не превышал 2 см"1 для всех ГС. Из табл. 1 видно, что с ростом легирования Р-эмиттера и, следовательно, с ростом отношения P/N растут плотность тока

1,4

I ,з

i

® 1,2

I 1 1

•а

си

о

5} 0,9

0,8

--З^ХДвсш'1

1^=0,866

-^т о(о=13бст

■^=0,98

.Wafer #540

.......i . . . . • Wafer #541 ... i ... i ... i .. .

О 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 Cavity length, cm

Рис.5 Зависимость 1/т|0 от длины резонатора для партий №540 и 541.

инверсии J0 и коэффициент дифференциального усиления ß. Кроме того, с ростом P/N увеличиваются внутренний квантовый выход стимулированного излучения г)0, а также значение коэффициента характеристической температуры порогового тока Т0.

В четвертом параграфе обсуждаются возможные причины, приводящие к зависимости параметров квантоворазмерных ДЛ от уровня легирования эмиттеров. Отмечено, что рост эффективности и характеристической температуры порогового тока с повышением уровня легирования Р-эмиттера можно объяснить снижением дрейфовой и диффузионной компонент тока утечки

электронов из активной области. В тоже время зависимость внутренних параметров ДЛ от отношения P/N можно объяснить, если предположить, что в активной области в условиях сильной инжекции не сохраняется общая электронейтральность и один из двух видов носителей превалирует над другим. Рассмотрена физическая модель, качественно объясняющая причины отклонения от электронейтральности в активной области. Указанная модель адекватно коррелирует с Экспериментальными результатами.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ сформулированы основные результаты и выводы работы:

1 .В квантоворазмерных лазерных структурах на основе AlGalnP/GalnP/GaAs и AlGaAs/GaAs исследованы зависимости основных параметров диодных лазеров от соотношения уровней легирования Р и N эмиттеров. Показано, что плотность тока инверсии и коэффициент дифференциального усиления, а также внутренний квантовый выход вынужденного излучения, увеличиваются при увеличении отношения P/N. Показано, что характеристическая температура порогового тока также возрастает при увеличении отношения P/N. Предложена качественная модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты.

2. Предложена и реализована конструкция гетероструктуры, в которой часть Р-эмиттера, примыкающая к активной области, выполнена нелегированной. Это позволяет предотвратить попадание диффундирующей акцепторной примеси в активную область прибора на этапах его изготовления. С другой стороны это уменьшает взаимодействие световой волны, распространяющейся в волноводе, с носителями в Р-эмиттере и снижает внутренние потери; указанная конструкция позволяет изготовить диодные лазеры с сильно, более 1,51018см'3, легированным Р-эмиттером без существенного увеличения внутренних оптических потерь.

3. Оптимизация легирования эмиттеров позволила в системе твердых растворов AlGaAs/GaAs изготовить диодные лазеры, излучающие на длине волны

850 нм оптическую мощность более 3 Вт при внешней эффективности 1,33 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм, а в системе твердых растворов AlGalnP/GalnP/GaAs изготовить диодные лазеры, излучающие на длине волны 680 нм оптическую мощность более 1 Вт при внешней эффективности 1,45 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм.

4. На основе проведенных исследований изготовлены одномодовые ДЛ на основе системы AlGalnP/GalnP/GaAs мощностью до 5 мВт, устойчиво работающие до температуры +70°С и имеющие ресурс более 2000 часов при температуре +60°С.

5. Экспериментально найдено, что одномодовые диодные лазеры имеют тенденцию к более устойчивой работе на одной продольной моде при увеличении легирования Р-эмиттера. Полученные результаты позволили воспроизводимо изготавливать излучатели с мощностью до 100 мВт, работающие на одной продольной моде в системе AlGaAs/GaAs.

4. Разработана технология выращивания слоев четверных твердых растворов AlGalnP/GalnP/GaAs и лазерных гетероструктур на их основе. Показано, что качество и однородность слоев определяются, в частности, наличием переходных процессов при переключениях больших потоков гидридных газов арсина и фосфина. Разработаны технологические приемы легирования слоев твердых растворов донорными и акцепторными примесями. Показано, что результирующая концентрация дырок в слоях р-типа AlGalnP определяется балансом противоположных эффектов при выращивании этих слоев. С одной стороны, она определяется концентрацией акцепторной примеси (Zn,Mg), а с другой стороны - эффективностью пассивации мелкой акцепторной примеси водородом.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Отчет по ОКР Каркас; ФГУП НИИ Полюс Гл.конструктор Чельный А.А..-№Г36417.-уч.2203.-М.-1999.

2. Chelny A,.Eliseev Р, Konyaev V.,.Krichevsky V, Polyakov A. AlGalnP/GalnP visible LD with extremely high characteristic temperature T0// Proceeding Optoelectronic Integrated Circuit Materials, Physics and Devices.-1995.- San Jose, California, SPIE.- V.2379.-P.69-77.

3. Отчет по НИР Калина; ФГУП НИИ Полюс Научн.руковод. Горбылев В.А., №2110,.,УДК 621.385.2.- М.-1990.3ам.научн.руковод. Чельный А.А.

4. Чельный А.А., Алуев А.В., Маслов С.В. Оптимизация легирования эмиттеров в лазерных гетероструктурах AlGalnP/GalnP// Квантовая электроника.-2004.-т.34.-№1.-С.2-4.

5. Алуев А.В.,.Морозюк А.М,.Кобякова М.Ш,.Чельный А.А. Мощные непрерывные 2,5Вт диодные лазеры, изготовленные в системе AlGaAs/GaAs// Квантовая электроника.- 2001.-Т.31.-№7.-С.627-628.

6. Журавлева О.В., Киселева Н.Н., Курносов В.Д., Малашина О.Ю., Чельный

A.А., Шишкин В.А. Одночастотные GaAlAs/GaAs-лазеры //Квантовая элек-троника.-1994.-Т.21.-№3.-С.205-208.

7. Eliseev P.G., Chelny А.А., Aluev A.V.,.Davydova E.I, Kobyakova M.Sh. and Morozyuk A.M. Single-Mode Laser Diode at 778-nm Wavelength:Effect of p-Doping//IEEE Photonics Technology Letters.-2002.-v.l4.-Nl.-P.15-17.

8. Крюкова И.В., Мармалюк A.A., Матвеенко E.B., Поповичев В.В., Симаков

B.А., Чельный А.А., Чуковский Н.Н. Перспективные полупроводниковые лазеры с мощностью излучения до 200 мВт для межспутниковых оптических линий связи//Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана Сер."Приборостроение".-2002.-№3.-С. 18-33.

9. Инжекционный лазер, Елисеев П. Г., Кобякова М. Ш., Симаков В. А., Чельный А. А.// Изобретения. Бюллетень Российского Агентства по патентам и товарным знакам,- № 15-2000 001,- пат. № 2168249,-2000.

10. Chelny A. A., Kobyakova M.S., Eliseev P.G. Effect of the Doping Level of a p-

Cladding Layer on the Performance of GaAs-AlGaAs Multiquantum-Well La-sers/ЛЕЕЕ Journal of Quantum Electronics.-2004.-v.40.-N2.-P.l 13-117.

Типография ордена «Знак почета» издательства МГУ 117234, Москва, Ленинские горы Заказ № 222 Тираж 100 экз.

1 I

1 i

«81 042 1

РНБ Русский фонд

2006^4 7756

Оглавление Введение.

Глава 1. Диодные лазеры, изготовливаемые из гетероструктур, выращенных методом МОС-гидридной эпитаксии

§1.1. МОС-гидридная эпитаксия

§1.2. Диодные лазеры на основе соединений АЮаАз/ваАз

§1.3. Диодные лазеры на основе АЮа1пР/Оа1пРЛЗаА

Глава 2. Выращивание лазерных гетероструктур и изготовление диодных лазеров

§2.1. Установка МОС-гидридной эпитаксии, использованная для создания исследуемых структур

§2.2.Гидравлические переходные процессы

§2.3. Тепловые и химические переходные процессы

§2.4. Легирование пленок твердых растворов А^Са^хАэ и

А1хОа1.х)0.51п0.5Р

§2.5. Изготовление диодных лазеров

Глава 3 Влияние легирования эмиттеров на излучательные характеристики лазеров на основе гетероструктур с квантоворазмерными активными слоями в истеме

АЮа1пР/Оа1пР/ОаАз

§3.1. Оптимизация легирования эмиттеров в диодных лазерах с широким полоском, изготовленных в системе

АЮа1пР/Оа1пР/ ваАз

§3.2. Диодные лазеры с узким полоском, изготовленные в системе

АЮа1пР/Оа1пРЮаА

Глава 4. Влияние легирования эмиттеров на излучательные характеристики лазеров на основе гетероструктур с квантоворазмерными активными слоями в системе

АЮаАзЛЗаАз

§4.1. Квантоворазмерные гетеростуктуры на основе системы

АЮаАзЛЗаАБ с сильнолегированным Р-эмиттером

§4.2. Мезаполосковые диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером

§4.3. Зависимость внутренних параметров квантоворазмерных лазерных структур от уровня легирования Р-эмиттера

§4.4. Особенности инжекции носителей в активную область лазерной ДГС

На протяжении многолетней истории существования техники полупроводниковых лазеров главными направлениями ее развития были: повышение выходной мощности, внешней эффективности и к.п.д.; расширение диапазона рабочих частот генерации; увеличение срока службы. Эти задачи остаются важнейшими и сегодня.

Метод эпитаксии из металлоорганических соединений и гидридов (далее МОС-гидридная эпитаксия) является одним из основных методов выращивания гетероструктур для современной полупроводниковой электроники. Принципиальная возможность получения этим методом гетерограниц с резкостью на уровне одного моноатомного слоя в сочетании с высокой однородностью выращиваемых гетероструктур позволяют использовать эту технологию для изготовления квантоворазмерных полупроводниковых лазеров на основе широкого класса соединений А3В5 и А2В6. От совершенствования технологии эпитаксии и самого технологического оборудования напрямую зависит решение задач, определяющих прогресс полупроводниковой лазерной техники. Важным фактором, существенно влияющим на качество гетероструктур, является контролируемость поддержания условий роста в реакторе и стабильность подачи реагентов в реактор установки газофазной эпитаксии. Главной причиной этой нестабильности и неконтролируемости являются переходные процессы в трубопроводах газоподготовительной системы, реакторе и вакуумной системе, обусловленные переключениями газовых потоков. Одной из задач этой работы является изучение переходных процессов в установке газофазной эпитаксии и выработка рекомендаций по уменьшению их влияния на однородность и качество гетероструктур.

Потребности современной техники определяют необходимость изготовления мощных диодных лазеров, способных излучать в широкой области спектра. При этом для диапазона длин волн 860-780 нм можно использовать традиционную систему твердых растворов на основе АЮаАэ/СаАБ, а для укорочения длины волны генерации и создания излучателей в видимой области в диапазоне спектра 690-630 нм можно использовать систему твердых растворов АЮаГпРЛЗаАз. Это позволяет изготовить диодные лазеры для накачки твердотельных сред, метрологических и технологических нужд, целе-указателей, систем записи и считывания информации, медицины. Разработка технологии выращивания гетероструктур на основе материалов А1-Оа1пР/СаАз являлась второй задачей настоящей работы.

Важнейшим, но не изученным всесторонне и потому не всегда обоснованно выбираемым параметром лазерной гетероструктуры, является уровень легирования эмиттеров. В тоже время очевидна важность этого параметра для конструирования диодных лазеров с заданными характеристиками, пригодными для решения практических задач. Поиск возможностей эффективного управления уровнем легирования эмиттерных слоев гетероструктуры и изучение его влияния на характеристики диодных лазеров - это третья задача работы.

Все задачи решаются комплексно в рамках исследований, целью которых являются: исследование особенностей эпитаксиального роста пленок с учетом гидравлических и других переходных процессов в газораспределительной, реакторной и вакуумной системах установки газофазной эпитаксии; разработка технологических процессов выращивания и легирования тонких пленок и пленок твердых растворов, пригодных для изготовления гетерост-руктур диодных лазеров на основе АЮаАз/ОаАэ и АЮа1пР/СаАз; исследование влияния уровня легирования эмиттеров, на характеристики диодных лазеров и, на основе этих исследований, разработка конструкции и технологии выращивания ГС, пригодных для изготовления мощных диодных лазеров, излучающих в диапазоне длин волн 690-630 нм и 860-780 нм.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые системно рассмотрено влияние переходных процессов на качество эпитаксиальных, выявлена и исследована зависимость внутренних параметров лазерных кван-товоразмерных структур от соотношения легирования эмиттеров, предложена и реализована конструкция излучателя с сильнолегированным Р-эмиттером и способ изготовления гетероструктур для него.

Практическая значимость работы состоит в том, что на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований: разработана технология сильного легирования пленок твердых растворов АЮаАэ/ОаАз и АЮа1пР/ОаА5, разработана конструкция и технология выращивания ГС, пригодных для изготовления в производственных условиях мощных диодных лазеров в диапазоне 690-630 нм и 850-780 нм; предложены и реализованы рекомендации для подавления переходных процессов в установке газофазной эпитаксии при переключении газовых потоков. В системе твердых растворов АЮаАзЛЗаАБ созданы диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером и высоким отношением Р/№>5, излучающие на длине волны 850 нм оптическую мощность более 3 Вт при внешней эффективность 1,33 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм. В системе твердых растворов АЮаАБЛлаАБ созданы диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером эмиттером и высоким отношением РЛМ>4, излучающие на длине волны 780 нм оптическую мощность более 100 мВт; диодные лазеры работали в одномодовом режиме на одной продольной моде. В системе твердых растворов АЮа1пРЛла1пР/ОаА5 созданы диодные лазеры с высоким отношением Р/№>3, излучающие на длине волны 680 нм оптическую мощность более 1 Вт при внешней эффективность 1,45 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм. В системе твердых растворов АЮа1пР/Оа1пР/ОаАз созданы диодные лазеры с высоким отношением Р/Ы=3, излучающие на длине волны 650 нм оптическую мощность более 5 мВт в одномодовом режиме при температуре +70°С; значение характеристической температуры порогового тока составило 190° в диапазоне температур +20 -н-45°С.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Основные внутренние параметры квантоворазмерных лазерных гетероструктур зависят от соотношения концентрации дырок Р и электронов N в эмиттерных слоях: при увеличении P/N плотность тока инверсии и коэффициент дифференциального усиления увеличиваются.

2. Диодные лазеры с сильнолегированным Р-эмиттером имеют более высокую дифференциальную квантовую эффективность и характеристическую температуру порогового тока.

3. При введении в Р-эмиттер лазерной гетероструктуры нелегированного подслоя, примыкающего к активной области, становится возможным сильное легирование Р-эмиттера акцепторными примесями до концентра

1 о "3 ции дырок на уровне 4-Н5-10 см" .

4. Диодные лазеры с узким полоском, изготовленные из гетероструктур с сильнолегированным Р-эмиттером, имеют тенденцию к более устойчивой работе в одномодовом режиме;'

Заключение

Основываясь на результатах работы, можно сделать следующие выводы:

1. В квантоворазмерных лазерных структурах на основе AlGalnP/GalnP/GaAs у и AlGaAs/GaAs исследованы зависимости основных параметров диодных лазеров от соотношения уровней легирования Р и N эмиттеров. Показано, что плотность тока инверсии и коэффициент дифференциального усиления, а также внутренний квантовый выход вынужденного излучения, увеличиваются при увеличении отношения P/N. Показано, что характеристическая температура порогового тока также возрастает при увеличении отношения P/N. Предложена качественная модель, объясняющая полученные экспериментальные результаты.

2. Предложена и реализована конструкция гетероструктуры, в которой часть Р-эмиттера, примыкающая к активной области, выполнена нелегированной. Это позволяет предотвратить попадание диффундирующей акцепторной примеси в активную область прибора на этапах его изготовления. С другой стороны это уменьшает взаимодействие световой волны, распространяющейся в волноводе, с носителями в Р-эмиттере и снижает внутренние потери; указанная конструкция позволяет изготовить диодные лазеры с сильно, бо

1 А Л лее 1,5-10 см", легированным Р-эмиттером без существенного увеличения внутренних оптических потерь.

3. Оптимизация легирования эмиттеров позволила в системе твердых растворов АЮаАБЛЗаАз изготовить диодные лазеры, излучающие на длине волны 850 нм оптическую мощность более 3 Вт при внешней эффективность 1,33 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм, а в системе твердых растворов АЮа1пРЛла1пРЛЗаАз диодные лазеры излучающие на длине волны 680 нм оптическую мощность более 1 Вт при внешней эффективность 1,45 Вт/А в непрерывном режиме генерации при ширине области излучения 100 мкм.

4. На основе проведенных исследований изготовлены одномодовые ДЛ на основе системы АЮа1пР/Оа1пР/ОаАз мощностью до 5 мВт, устойчиво работающие до температуры +70°С и имеющие ресурс более 2000 часов при температуре +60°С.

5. Экспериментально найдено, что одномодовые диодные лазеры имеют тенденцию к более устойчивой работе на одной продольной моде при увеличении легирования Р-эмиттера. Полученные результаты позволили, воспроизводимо изготавливать излучатели с мощностью до 100 мВт, работающие на одной продольной моде в системе АЮаАБ/ОаАз.

6. Разработана технология выращивания слоев четверных твердых растворов АЮа1пРАЗа1пР/СаАз и лазерных гетероструктур на их основе. Показано, что качество и однородность слоев определяется, в частности, наличием переходных процессов при переключениях больших потоков гидридных газов арсина и фосфина. Разработаны технологические приемы легирования слоев твердых растворов донорными и акцепторными примесями. Показано, что результирующая концентрация дырок в слоях р-типа AlGalnP определяется балансом противоположных эффектов при выращивании этих слоев. С одной стороны она определяется концентрацией акцепторной примеси (Zn,Mg), а с другой стороны эффективностью активации мелкой акцепторной примеси водородом.

Возможность управления внутренними параметрами диодных лазеров простым изменением соотношения легирования эмиттеров открывает новые пути создания диодных лазеров с наперед заданными свойствами, удовлетворяющими постоянно расширяющимся сферам применения. Например, малая плотность тока инверсии, которую можно получить при малом отношении P/N, позволяет в перспективе изготовить диод с пороговым током 1 -2 мА и ниже, что перспективно для использования в приборах с автономным питанием и в оптических компьютерах. С другой стороны, при увеличении соотношения P/N можно повысить коэффициент дифференциального усиления. Это может быть важным при изготовлении диодов, работающих в режиме СВЧ модуляции, например, диодов, излучающих на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм и используемых в волоконно-оптических системах связи. Обнаруженная зависимость внутренних параметров лазерных гетероструктур от соотношения легирования эмиттеров требует своего теоретического обоснования. Эта зависимость говорит о том, что положение квазиуровней Ферми на энергетической зонной диаграмме активной области при прямом смещении не является фиксированным и может меняться в зависимости от соотношения P/N. Это возможно, если в активной области в условиях сильной инжек-ции не сохраняется локальная электронейтральность и один из двух видов носителей превалирует над другим. Такое предположение сделано в работе [89].

Разработанная технология выращивания гетероструктур для диодных лазеров на длины волн 690-630 нм, может лечь в основу технологии гетероструктур из этого же материала, но для диапазона длин волн 760-1060 нм. Такие приборы, изготовленные взамен традиционным на основе системы AlGaAs/GaAs, могут иметь большую рабочую мощность и меньшую склонность к деградации.

1. Manasevit Н.М. Single-Crystal Gallium Arsenide on Insulating Sub-strates//Appl.Phys.Lett.- 1968.-v. 12.-P. 156-159.

2. Ludowise M.J. Metalorganic Chemical Vapor Deposition of III-V Semiconductors// J.Appl.Phys.- 1985.-v.58(8).- P.R31-R54.

3. Nishizawa J., Kurabayashi T. On the Reaction Mechanism of GaAs MOCVD//J.Cryst.Growth.- 1990.-v.99.-P.525-529.

4. Jensen K.F., Fotiadis D.I., Mountziaris T.J. Detailed Models of the MOVPE process//J.Cryst.Growth.- 1991.-v.107.-P.l-l 1.

5. Miyamoto Y., Uesaka K., Takadou M., Furuya K., Suematsu Y. OMVPE Con-ditios for GalnAs/InP Heterointerfaces and Superlattices// Jpn. J. Appl. Phys.-1984.-v.23.-P.1182- 1187.

6. Thrush E., Whiteaway J., Wale Evans G., Wight D., Cullis A. Compositional Transients in MOCVD Grown III-V Heterostructures//J. Crystal Growth.-1984.-v.68.-P.412-421.

7. Roberts J., Mason N., Robinson M. Factors Influencing Doping Control and Abrupt Metallurgical Transitions During Atmospheric Pressure MOVPE Growth of AlGaAs and GaAs// J. Crystal Growth.- 1984.-v.68.-P.422-430.

8. Clark I., Fripp A., Jesser W. MOCVD manifold switching effects on growth and characterization//J. Crystal Growth.- 1991 .-v. 109.-P.246-251.

9. Kuesters К., Cooman В., Shealy J., Carter С. ТЕМ Observation of Compositional Variations in AlGaAs Grown by MOCVD//J.Ciystal Growth.- 1985.-v.71.-P. 514-518.

10. Hemmati H., Lesh J. Environmental Testing of a DiodeLaser-Pumped Nd:YAG Laser and a Set of Diode-Laser-Arrays //SPIE Space Sensing Communications and Networking.-1989.-V. 1059.-P. 146- 153.

11. Алферов Ж.И, Андреев B.M., Портной E.JI., Трукан М.К. Инжекционные лазеры на основе гетеропереходов в системе AlAs-GaAs с низким порогом генерации при комнатной температуре //ФТП.-1969.-т.З.-С.1328-1332.

12. Dupuis R. D., Dapkus P. Room temperature operation of GaixAlxAs/GaAs double heterostructure lasers grown by metalorganic chemical vapor deposition// Appl. Phys. Lett.- 1977.-v.31 .-№7.-P.466-468.

13. Dupuis R.D., Dapkus P. Single-longitudinal-mode CW room-temperarure Gaj. xAlxAs-GaAs channel-guide lasers grown by metalorganic chemical vapor deposition //Appl. Phys. Lett.- 1978.-v.33.-№8.-P.724-726.

14. Hersee S., Baldy M., Assenât P., DeCremoux В., Duchemin J. Low Threshold GRIN SCH GaAs/AlGaAs Laser Structure Grown by OMVPE // Electron. Lett.- 1982.-v.18.-P.618.

15. Harder C., Buchmann P., Meier H. High-power Ridge Waveguide AlGaAs GRIN-SCH Laser // Electron. Lett.- 1986.-v.22.-P. 1081-1082.

16. Wada O., Sanada T., Kuno M., Fujii T. Very Low Threshold Current Ridge Waveguide AlGaAs/GaAs Single-Quantum Well Lasers// Electron. Lett.-1985.v.21.-P.1025-1026.

17. Reep D., Ghandhi S. Electrical Properties of Organometallic Chemical Vapor Deposited GaAs Epitaxial Layers// J. Electrochem. Soc.- 1984.-v.l31.-№ 11.-P.l 697-2702.

18. Stringfellow G. Fundamental Aspects of Vapor Growth and Epitaxy//J. Crystal Growth.- 1991 .-v. 115 .P. 1-11.

19. Takahashi Y., Soga Т., Sakai S., Umeno M., Hatttori S. Solid Composition and

20. Growth Rate of Gal-xAlxAs Grown Epitaxially by MOCVD// Jpn. J. Appl.

21. Phys.- 1983.-v. 22.-№ 9.-P.1357-1360.

22. Jones M., Ridge M., Daniel D., Butlin R. Evaluation of large area heterostruc-ture material for high power laser structures// Chemotronics.- 1987.-V.2.-P.69-77.

23. Stringfellow G. The Role of Impurities in III/V Semiconductors Grown by Organometallic Vapor Phase Epitaxy// J. Crystal Growth.- 1986.-v.75.-P.91-100.

24. Ильичев Э. А., Масловский В. M., Полторацкий Э. А. Электрофизические свойства изолирующих слоев твердого раствора GaAlAs, полученных МОС-гидридным методом// ФТП.- 1988.-Т. 20.-№ 4.-С.594-602.

25. Terao Н., Sunakawa Н. Effect of Oxygen and Water Vapour Introduction During MOCVD Growth of GaAs// J. Crystal Growth.- 1984.-v.68.- P.157-162.

26. Hata M., Takata H., Yako Т., Fukuhara N., Maeda Т., Uemura Y. The Effect of Oxygen Impurity in TMA on AlGaAs Layers grown by MOVPE// J. Crystal Growth.- 1992.-v.124.-P.427-432.

27. Hersee S., Forte-Poisson M.Di, Baldy M., Duchemin J. A new approach to the "gettering' of oxygen during the growth of GaAlAs by low pressure MOCVD// J.Crystal Growth.-1981.-v.55.-P.53-57.

28. Dupuis R.D., Dapkus P.D. Room temperature operation of AlGaAs/GaAs double heterostructure lasers grown by metalorganic vapor de-postion//Appl.Phys.Lett.-1977.-v:31 .-№7.-P.466-468.

29. Dupuis R.D., Dapkus P.D. Continuous room-temperature operation of GaAlAs-GaAs double-heterostructure lasers grown by metalorganic chemical vapor deposition//Appl.Phys.Lett.- 1978.-v.7.-№ 32.P.406-407.

30. Dupuis R., Dapkus. P. Very low threshold GaixAlxAs-GaAs double heterostructure lasers grown by metalorganic chemical vapor deposition // Appl. Phys. Lett.- 1978.-v.32.-№8.-P.473-475.

31. Holonyak N., Kolbas R.M., Vojak B.A. Low threshold continues wave operation (300 337K) of multylayers MOCVD AlGaAs/GaAs quantum well het-erostructures// Appl.Phys.Lett.- 1978.-v.33.-№l.-P.73-75.

32. Hersee S., Badly M., Assenat P., De Cremoux B., Duchemin J.P. Low threshold GRIN SCH GaAs/AlGaAs laser structure grown by OMVPE// Electron.Lett.-1982.-v.18.-P.618-620.

33. Hersee S., Badly M., Assent P., De Cremoux B., Duchemin J.P. Very low threshold GRIN SCH GaAs/AlGaAs laser structure grown by OMVPE// Elec-tron.Lett.- 1982.-v. 18.-P.870-871.

34. Dupuis R.D., Dapkus P.D., Karner C.M. Abrupt GaAlAs-GaAs quantum well hetrostructures grown by metalorganic chemical vapor deposition// Appl.Phys.Lett.-1974.-v.34.-№5.-P.335-337.

35. Dupuis R.,Dapkus P., Kolbas R. Quantum Well AlGaAs-GaAs Heterostruc-ture Lasers Grown by MOCVD// IEEE J.Quant.EIectr.-1979.-v.l5.-№8.-P.756-761.

36. Herseee S., Krakowski M., Blondeau R., Duchemin J. Abrupt OMVPE Grown GaAs/GaAlAs Heterojunctions// J. Crystal Growth.- 1984.-v.68.- P.383-388.

37. Yonezu H., Sakuma I.,Kobayashi K. Lateral current spreading in stripe-geometry DH laser diodes//Japan.J.Appl.Phys.-1973.-v. 12.- P.1585-1592.

38. Tsang W.T. The effect of lateral current spreading, carrier out diffusion, an-doptical mode losses on the threshold current density of GaAs-AlxGai.xAs stripe geometry DH lasers// J.Appl.Phys.-1978.-v.49.-N3.-P.1031-1044.

39. Matsumura S., Kuwano N., Oki K. Ordered Structures and Phase States in Epitaxial Layers of III-V Semiconductor Alloys// Jpn.J.Appl.Phys.- 1990.-v.29.-№4.-P.688-695.

40. Ueda O., Takikawa M., Komeno J., Umebu I. Atomic Structure of Ordered InGaP Crystal Growth on (OOl)GaAs Substrates by Metalorganic Chemical Vapor Deposition //Jpn.J.Appl.Phys.-1987.-v.26.-Nl 1.-P.L1824-L1827.

41. Gomyo A., Suzuky T., Kobayashi K., Kawata S., Hino I., Yuasa T. Evidence for existance of an ordered state of GaO.5InO.5P grown by metalorganic vaporphase epitaxy and its relation to band gap energy I I Appl.Phys.Lett.- l987.-v.50.-P.673-675.

42. Valster A., Brouwer A., Chang C.V.J., Van der Poel C.J. Strained AlGalnP quantum well visible light-emitting laser diodes//Proc. Conf. Lasers and Elec-trooptics (CLEO) Tech. Dig.-1993.-v. 11.-P.476-477.

43. Lin J., Jou M., Chen C., Lee B. Effect of substrate misorientation on the optical properties and hole concentration of Ga.5In.5P and (A1.5Ga.5).5In.5P grown by low pressure metalorganic vapor phase epitaxy// J.Crystal Growth.-1992.-v. 124.-P.415-419.

44. Kurtz S., Olson J., Arent D., Bode M., Bertness K. Low-band-gap Ga.5In.5Pr1grown on (511)B GaAs substrates // J.Appl.Phys.-1994.-v.lO.-№75.P. 51105113.

45. Su L., Ho I., Stringfellow G. Effects of substrate misorientation and growth rate on ordering in GalnP// J.Appl.Phys.- 1994.-v.l0.-№75.-P.5135-5141.

46. Kurtz S., Olson J., Kibbler A. Incorporation of zinc in MOCVD growth of Ga.5In.5P//J.Crystal Growthio- 1992.-v.124.-P.462-469.

47. N"" 45. Nisikawa J., Tsuburai Y., Nozaki C., Ohba Y., Kokobun Y., Kinishita H. Zn

48. Nishikawa Y., Ishikawa M., Sugawara H., Hatakashi G., Kokubun Y. Anomalous dependence of In incorporation on substrate temperature into Zn-doped InGaAlP grown by low pressure MOCVD// J.Cryst.Growth.- 1991.-v.112.-P.628-634.

49. Honda M., Ikeda M., Mori Y., Kaneko K., Wataabe N. The energy levels of Zn and Se in AlGalnP// Jap.J.Appl.Phys. -1985.- v.24.-P.L187-L189.

50. Liedenbaum C.T.F.H., Valster A., Severens A.L.G.J., W't Hooft G. Determination of the GalnP/AlGalnP band offset // Appl.Phys.Lett.- 1990.-v.57.-P.2698-2670.

51. Tanaka H., Kawamura Y., Nojima S., Wakita K., Asahi H. InGaP/InGaAlP double heterostructure and miltiquantum laser diodes grown by molecular beam epitaxy// J.Appl.Phys. -1987.-v.61 .-P. 1713-1719.

52. Hatakoshi G., Nitta K., Itaya K., Nishikawa Y., Okajama M. High-power InGaAlP laser diodes for high-density optical recording//Jap.J.Appl.Phys.- 1992.-v.31.-P.501-507.

53. Hatakoshy G., Itaya K., Ishikawa M., Okajama M., Uematsu Y. Short-wavelength InGaAlP visible laser diodes// IEEE J.Quantum Electron.- 1991.-v.27.-P.1476-1482.

54. Bour D.P., Treat D.W., Thornton R.L., Geels R.S., Welch D.F. Drift leakage current in AlGalnP quantum well lasers // IEEE J.Quantum.Electron.-1992.-v.29.1. P.145-149.

55. Hamada H., Shono M., Honda S., Hiroyama R., Jodoshi K., Yamaguchi T. Al-GalnP visible laser diodes grown on misoriented substrates//IEEE J.Quantum.Electron.-1991 .-v.27.-P. 1483-1490.

56. Ueno Y., Fujii H., Sawano H., Endo K., Kobayashi K., Hara K. 30 mW 690 nm high power strained-quantum-well AlGalnP laser with A1203-coated mirror facets// Appl.Phys.Lett.-1992.-v.56.-P.218-219.

57. Serreze H., Chen Y., Naters R. High power, very low threshold GalnP/AlGalnP visible diode lasers // Appl Phys.Lett.-1991.-v.58.-P.2464-2465.

58. Hashimott J., Katsuyama T., Shinkai J., Yoshida I. Effect of strained-layer structures on the threshold current density of AlGalnP/GalnP visible lasers// Appl.Phys.Lett.-1991 .-v.58.-P.789-891.

59. Bour D., Treat D., Thornton R., Paoli T., Bringans R., Drusor B., Geels R. Low threshold, 633 nm, single tensile strained quantum well GalnP/AlGalnP lasers// Appl .Phys.Lett.-1992.-v.60.-P. 1927-1929.

60. Valster A., Van Der Poel C., Finke M., Boermans M. Effect of strain on the threshold current of GalnP/AlGalnP quantum well lasers emitting at 633 nm// Abstracts of 13th IEEE Int.Semiconductor Laser.Conf.-1992.-P.152-153.

61. Summers H., Blood P. Room temperature operation of ultrashort wavelength (619nm) AlGalnP/GalnP tensile strained quantum well laser// Electron.Lett.-1993 .-v.29.-P. 1007-1008.

62. Takagi Т., Koyoma F., Iga K. Electron wave reflection by multyquantum bar-ier// Jpn. J. Appl.Phys.- 1992.-v.31.-P. 197-200.

63. Kishino K., Kikuchi A., Kaneko Y., Nomura I. Enhanced carrier confinement effect by the multiquantum barrier in 660 nm GalnP/AlInP visible lasers// Appl.Phys.Lett.-1991.-v.58.-P.789-891.

64. Hamada H., Tominaga K., Shono M., Honda S., Yodoshi K., Yamaguchi T. Room temperature cw operation of 610 nm band AlGalnP strained multyquantum well laser diodes with multyquantum barrier//Electron.Lett.-1992.-v.28,P.l834-1836.

65. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах.-М.:Недра, 1975г.

66. Гусейнзаде М.А., Друнина Л.И., Петрова О.Н., Степанова О.Н. Гидродинамические процессы в сложных трубопроводных системах.-М.:Недра, 1991г.

67. Исаев С.И., Кожинов И.А., .Кофанов В.И. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов; под ред. Леонтьева А.И.-М.:Высшая школа, 1979.-С.175.

68. Шервуд Т., Пикфорд Р., Уилки Ч. Массопередача.- М.:Химия,1982.-С.567-595.

69. Отчет по ОКР Каркас; ФГУП НИИ Полюс; Гл.конструктор А.А.Чельный .-№Г36417.-уч.2203.- 1999.

70. Сюэ-Сень Ц. Физическая механика//М.-Мир.-1965.-С.424-425.

71. Рейф Ф. Статистическая физика.- М.:Наука, 1977.-С.294.

72. Отчет по НИР Калина; ФГУП НИИ Полюс; Научн.руководитель В.А.Горбылев. №2110.- УДК 621.385.2.- М.-1990.-Зам.научн.руководителя А.А.Чельный.

73. Vdovin V., Milvidsky М., Chelny A. Ordered Structure in MOCVD epitaxial AIGalnP alloys // Inst.Phys.Con£-1997.-ser.N155.-Chapter 12.-P.913-916.

74. Bour D. P., Geels R. S., Treat D. W., Paoli T. L., Ponce F., Thornton R. L., Krusor B. S., Brigans R. D., Welch D. F. Strained GalnP/AlGalnP Het-erostructures and Quantum-Well Laser Diodes //IEEE J.Q. Electron.-1994.-v.30.-N2.-P.593-606.

75. Aoyagi Т., Kimura Т., Yoshida N., Kadowaki Т., Murakami Т., Kaheno N., Seiwa Y., Mizuguchi K., Susaki W. Threshold current density dependence on p-doping in AIGalnP lasers //SPIE Laser-Diode Technology and Applications II.- 1990.-v.1219.-P.6-15.

76. Sakaki F. Doping optimization in InGaAsP DH lasers and improved characteristics in BH lasers grown by MOCVD// J.Crystal Growth.-1988.-v.93.-P.838

77. Алуев A.B., Морозюк A.M., Кобякова М.Ш., Чельный A.A. Мощные непрерывные 2,5Вт диодные лазеры, изготовленные в системе А1-GaAs/GaAsZ/Квантовая электроника.- 2001.-т.31.-№7.-С.627-628.

78. Журавлева О.В., Киселева, Курносов В.Д., Малашина О.Ю., Чельный

79. A.A., Шишкин В.А. Одночастотные GaAlAs/GaAs-лазеры //Квантовая Н.Н.электроника.-1994.-T.21 .-№3.- С.205-208.

80. Eliseev P.G., Chelny A.A., Aluev A.B., Davydova E.I., Kobyakova M.Sh., Morozyuk A.M. Single-Mode Laser Diode at 780-nm Wavelength: Effect of p-Doping //IEEE Photonics Technology Letters.-2002.-v.l4.-Nl-P.15-17.

81. Крюкова И.В., Мармалюк A.A., Матвеенко E.B., Поповичев B.B., Симаков

82. B.А., Чельный A.A., Чуковский H.H. Перспективные полупроводниковые лазеры с мощностью излучения до 200 мВт для межспутниковых оптических линий связи//Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана.-Сер.Приборостроение.- 2002.-№3.-С. 18-33.

83. Инжекционный лазер: пат. № 2168249/ Елисеев П. Г., Кобякова М. Ш., Симаков В. А., Чельный А. А. Изобретения. Бюллетень Российского Агентства по патентам и товарньщ знакам № 15-2000 001,-2000.

84. Polyakov A.Y., Pakhomov A.V., Tishkin M.V., Omeljanovsky E.M. Plazma enhanced hydrogen passivation of shallow levels in InP //Semi-Insulating III-V Materials / eds.A.G.Milns and C.J.Miner/Adam Hilger, London and Bristol, 1990.-P.247-257.

85. Pearton S.J.,.Corbett J.W, Stavola M. Hydrogen in Crystalline Semiconductors.- Springer, Heidelberg.-1992.

86. Joyce W. B. Role of the conductivity of the confining layers in DH laser spatial hole burning effect// IEEE J. Quant. Electron.- 1982.-v.l8.-№12.-P.2005-2009.

87. Eliseev P. G.,Glebov A. G., Osinski M. Current self-distribution effect in diode lasers: analytic criterion and numerical study// IEEE J. Sel. Topics Quant. Electron.- 1997.-v.3.-№ 2.-P. 499-506.

88. Chelny A.A., Kobyakova M.S., Eliseev P.G. Effect of the Doping Level of a p-Cladding Layer on the Performance of GaAs-AlGaAs Multiquantum-Well Lasers //IEEE Journal of Quantum Electronics .-2004.-v.40.-№2.-P.l 13-117.

89. Кейси X, Паниш M. Лазеры на гетероструктурах т.1.-1981.-Мир.-М.1. С.275.

90. S.W.Corzine,R.Yan,L.Colden Optical Gain in III-V Bulk and Quantum Well Semiconductors// in Quantum Well Lasers 1993,-Academic Press.Inc.,-P.91.

91. Ch.Su, V.Lanzisera,R.Freeman High Speed InGaAsP Lasers by Gain Enhans-ment Doping// US Patent N4,706,253,-1987.

92. Киреев П.С. Физика полупроводников. Учебн. пособие для вузов. М.:Выс-шая школа,1975.-С.456-458.

93. Кейси X., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах,-т.1.-М.:Мир.-1981.-С.222-240.

94. Sugimura A. Threshold Currents for AlGaAs Quantum Well Lasers//IEEE J. Quantum Electronics.- 1984.-v.20.-№4.-P.33 6-343.

95. Бузанева E.B. Микроструктуры интегральной электроники.М.:Радио и связь, 1990,-С. 167.

96. Яманиси М.Теоретические основы работы лазеров с квантоворазмерны-ми слоями// в Физика полупроводниковых лазеров под ред. Такумы X.J1. М. :Мир, 1989,-С. 168. /

97. Гусейнзаде М.А., Юфин В.А. Методы расчета неустановившегося движения нефтепродыктов и нефтей в магистральных трубопроводах с промежуточными насосными станциями.- М.:Недра, 1973,-С.53.