Compound semiconductor materials and processing technologies for photonic devices and photonics integration
Tid: Fr 2020-10-30 kl 10.00
Plats: zoom link for online defence (English)
Ämnesområde: Informations- och kommunikationsteknik
Respondent: Carl Reuterskiöld Hedlund , Integrerade komponenter och kretsar
Opponent: Professor Harri Lipsanen,
Handledare: Mattias Hammar, Integrerade komponenter och kretsar, Mikroelektronik och informationsteknik, IMIT, Elektronik; Mikael Östling, Integrerade komponenter och kretsar; Sebastian Lourdudoss, Fotonik, Mikroelektronik och informationsteknik, IMIT, Elektronik
Abstract
Framstegen inom halvledarbaserad optoelektronik baseras i stor utsträckning på alltmer förfinad material och processteknologi, såsom litografi i nanometerskala, epitaxiala tillväxtmetoder med atomär skiktkontroll och starkt anisotropisk etsning av avancerade komponentstrukturer. Uppkommande applikationsbehov ställer emellertid allt större krav på optimerad design och komponentprestanda, t.ex. avseende integrationstäthet, energieffektivitet, modulationsbandbredd eller spektral respons, vilket kräver innovativa och förfinade metoder. I denna avhandling undersöks några olika komponentdesigner och tillverkningsmetoder som syftar till utökad prestanda och/eller tillverkningsförmåga jämfört med nu tillgänglig teknologi. Speciellt studeras design och tillverkning av transistor-vertikalkavitetslasrar (T-VCSELs), epitaxiell återodling av InP-baserad drivelektronik i pixelerade ljusmodulatorer (SLM), epitaxiell tillväxt och analys av kvantpricks (QD)-baserade interband-fotodetektorer, realisering av InGaAs/GaAs QD-baserade single-fotonsändare för telekommunikationsområdet, samt tillverkning av diskreta och kiselintegrerade fotonisk-kristall-baserade ytemitterande lasrar ( PCSEL). Transistorlasern, som uppfanns vid University of Illinois omkring 2006, har rönt stort intresse på grund av möjliga prestandafördelar relaterat till moduleringsbandbredd, brusegenskaper och ny funktionalitet jämfört med konventionella diodlasrar. Här studeras design och tillverkning av pnp-typ 980-nm AlGaAs/InGaAs/GaAs T-VCSEL. Med hjälp av en epitaxiell återodlingsprocess, intrakavitetskontakter och optimerad design, demonstreras T-VCSELs med continuous wave (CW)-resultat i termer av tröskel, uteffekt och temperaturprestanda jämförbara med konventionella VCSELs. Dessutom visas genombrottsmekanismen för kollektorström bero på en bandfyllnadseffekt snarare än en foton-assisterad absorptionsprocess som tidigare föreslagits.