Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Мощные одномодовые лазерные диоды на базе InGaAsP/ InGaP/GaAs- и InGaAs/AlGaAs/GaAs- гетероструктур 12
1.1 Обзор литературных данных по одномодовым лазерам на базе гетероструктур на подложках GaAs 13
1.1.1 Развитие полупроводниковых лазеров 13
1.1.2 Мощные одномодовые лазерные диоды 16
1.1.3 Зарощенная мезаполосковая конструкция одномодовых гетеролазеров 17
1.1.4 Конструкция лазерных диодов типа «мелкая меза» 22
1.2 Исследование лазерных диодов типа «зарощенная меза» на основе InGaAsP/GaAs-гетероструктур раздельного ограничения 26
1.2.1 Зависимость картины дальнего поля излучения от температуры зарощенного лазера 26
1.2.2 Модель двумерного плоского волновода 28
1.2.3 Роль граничной рекомбинации 36
1.2.4 Метод "узкого контакта" 41
1.2.5 Выводы 46
1.3 Исследование одномодовых лазерных диодов типа «мелкая меза» на основе InGaAs/AlGaAs/GaAs-гетероструктур раздельного ограничения 47
1.3.1 Мощные одномодовые лазеры на основе гетероструктур, выращенных методом металлоорганической эпитаксии 47
1.3.2 Эффект развала спектра и нелинейное межмодовое взаимодействие
1.4 Выводы 59
Глава II. Мощные лазеры на основе InGaAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур (А, = 1 мкм) 60
2.1 Направления развития и достигнутые результаты в области мощных лазеров с InGaAs активной областью 60
2.2 Особенности пост-ростовой технологии и новые методики измерения 66
2.2.1 Технологии выращивания гетероструктур 66
2.2.2 Просмотр лазерных чипов и измерение характеристических температур 71
2.2.3 Мотаж чипов натеплоотвод 72
2.2.4 Нанесение высокоотражающего и антиотражающего покрытий 73
2.2.5 Методика термостабилизации лазера в непрерывном режиме 75
2.2.6 Измерение мощности излучения в непрерывном режиме 79
2.2.7 Выводы 82
2.3 Исследование мощных лазерных диодов с шириной полоска
W= 100 мкм на базе InGaAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур... 83
2.3.1 Электро-оптические характеристики InGaAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур 83
2.3.2 Характеристики и анализ работы сверхвысокомощных лазеров в непрерывном режиме 93
2.3.3 Плотность оптической мощности на выходном зеркале 105
2.3.4 Деградационные свойства 112
2.4 Выводы 133
Глава III Применение InGaAsN в длинноволновых лазерах на подложках GaAs 115
3.1 Обзор литературных данных 115
3.1.1 Проблемы излучателей с длиной волны 1.3 мкм 116
3.1.2. Полупроводниковые материалы, пригодные для создания лазеров с длиной волны излучения 1.3 мкм 118
3.1.3. Азотосодержащие длинноволновые лазерные диоды 122
3.1.4. Развитие технологии эпитаксии GaAsN и InGaAsN слоев на подложках GaAs 123
3.2 Особенности технологии роста InGaAsN/GaAsN/GaAs гетероструктур 127
3.2.1. Параметры роста GaAsN слоев на подложке GaAs 127
3.2.2. Оптимизация роста InGaAsN квантовых ям 130
3.3 Лазеры на базе InGaAsN/AlGaAs/GaAs гетероструктур 132
3.3.1. Лазерные характеристики InGaAsN/AlGaAs/GaAs гетероструктур 132
3.3.2. Температурные характеристики InGaAsN/AlGaAs/GaAs-лазеров 139
3.3.2. Характеристики мощных W= 100 мкм лазеров на базе InGaAsN/AlGaAs/GaAs гетероструктур 141
3.4. Выводы 146
Основные результаты диссертационной работы 147
Публикации автора 149
Список цетированной литературы
- Зарощенная мезаполосковая конструкция одномодовых гетеролазеров
- Мощные одномодовые лазеры на основе гетероструктур, выращенных методом металлоорганической эпитаксии
- Технологии выращивания гетероструктур
- Полупроводниковые материалы, пригодные для создания лазеров с длиной волны излучения 1.3 мкм
Введение к работе
Актуальность темы.
Полупроводниковые лазеры составляют значительную и наиболее динамично развивающуюся часть мировой электронной промышленности. Лазеріше диоды на базе арсеиида галлия благодаря своей высокой эффективности, широкому спектральному диапазону и низкой стоимости находят самое широкое применение. Одномодовые лазеры используются в лазерной печати и записи информации, для накачки волоконных усилителей и твердотельных лазеров. В этих применениях требуется высокая мощность при сохранении возможности максимальной фокусировки излучения. Созданию и изучению таких лазерных диодов посвящена первая глава данной работы.
Мощные многомодовые лазеры применяются в медицине, различных отраслях техники, а мировой рынок на лазеры с длиной волны 0.98 мкм для накачки легированных эрбием волоконных усилителей составляет десятки миллионов штук в год. Первоочередными задачами в разработке таких лазеров является увеличение яркости, повышение эффективности и надежности данных приборов. Для многих применений, в частности в космической технике при передаче энергии на расстояние, ключевую роль играет коэффициент полезного действия (КПД) излучателей. Лазерные диоды на GaAs на длину волны около 1 мкм обладают наибольшими потенциальными возможностями по коэффициенту преобразования электрической энергии в направленную световую волну. Исследованиям многомодовых лазеров, направленным на повышение их мощности и КПД, посвящена вторая глава.
Особое место в применении полупроводниковых лазеров занимает рынок телекоммуникаций, который в настоящий момент потребляет около 70% всех лазерных диодов и демонстрирует ежегодный прирост более чем на 40% [1]. Однако, волоконно-оптические сети пока занимают лишь малую часть общего рынка локальных сетей (протяженностью менее 1 км) вследствие высокой стоимости передающего модуля, базирующегося на InGaAsP/InP традиционных лазерах (Х=1.3 мкм). В данное время в мире ведутся интенсивные исследования по созданию принципиально нового излучателя на длину волны 1.3 мкм. Это вертикально излучающий лазер, обладающий рядом преимуществ и значительно более дешевый. Потенциально такой прибор может быть создан на GaAs-подложке с использованием N-содержащих твердых растворов. Третья глава данной работы посвящена изучению InGaAsN/AlGaAs/GaAs гетероструктур.
Тема работы, направленная на исследование свойств, разработку и
оптимизацию мощных одномодовых и многомодовых лазерных диодов в
системах твердых растворов InGaAs/AlGaAs/GaAs и
InGaAsN/AlGaAs/GaAs является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.
Основная цель работы заключается в создании мощных одномодовых и многомодовых лазерных диодов на базе InGaAsP/InGaP/GaAs и InGaAs/AlGaAs/GaAs двойных гетероструктур раздельного ограничения (ДГС РО), а также в получении низкопорогового мощного лазера с новым материалом InGaAsN в качестве активной области.
Научная повизна работы.
Впервые обнаружен и исследован эффект аномального влияния температуры на модовый состав излучения зарощенных мезаполосковых лазеров.
Построена теоретическая модель зарощенного мезаполоскового лазера, описывающая модовый состав излучения для различных распределений плотностей тока и скоростей граничной рекомбинации на стенках мезы. Данная модель хорошо согласуется с экспериментальными данными.
Проведена оптимизация уровней легирования InGaAs/AIGaAs/GaAs гетероструктуры и отвода тепла от зеркал с целью увеличения коэффициента полезного действия и выходной мощности лазерных диодов.
Исследованы причины катастрофической оптической деградации зеркал InGaAs/AlGaAs/GaAs мощных лазеров.
Исследована возможность создания мощных лазерных диодов на подложках GaAs с длиной волны генерации 1.3 мкм с материалом InGaAsN в качестве активной области.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Увеличение температуры приводит к изменению модового состава лазерных диодов с доминированием основной моды излучения.
Переход к одномодовому режиму с увеличением температуры связан с изменением профиля концентрации инверсных носителей в активной области.
Оптимизация профиля легирования и более совершенная кристаллическая структура эпитаксиальных слоев InGaAs/AlGaAs/GaAs гетероструктур позволяет получить лазерные диоды с максимальным коэффициентом полезного действия до 67%.
Фактором, ограничивающим максимальную выходную мощность InGaAs/AlGaAs/GaAs лазерных диодов, является общий разогрев кристалла, а не катастрофическая оптическая деградация зеркал.
Применение InGaAsN/GaAsN в качестве активной области позволяет получать мощные низкопороговые лазерные диоды на подложках GaAs с длиной волны генерации 1.3 мкм, обладающие повышенной температурной стабильностью.
Практическая ценность работы;
Определены причины изменения модового состава генерации зарощенных мезаполосковых лазеров от температуры.
Разработана универсальная конструкция мезаполосковых лазеров, которая позволяет подавлять генерацию мод высших порядков и получать мощное до 220 мВт одномодовое излучение в различных системах гетероструктур с длинами волн в диапазоне 0,78-й .03 мкм.
Разработаны методики монтажа лазерных диодов на теплоотвод и нанесения интерференционных покрытий на сколотые грани, обеспечивающие эффективный отвод тепла от выходного зеркала лазера. На лазере с апертурой 100 мкм, изготовленном по этой технологии, достигнута рекордная мощность излучения (12.2 Вт) в непрерывном режиме.
Получены InGaAs/AlGaAs/GaAs гетерострукгуры с низкими внутренними потерями и низким последовательным сопротивлением, что позволило достигнуть рекордного максимального КПД лазерных диодов 67 %, с сохранением КПД более 60 % при мощностях до 6 Вт.
Созданы мощные низкопороговые лазерные диоды на базе InGaAsN/AIGaAs/GaAs квантово-размерных гетероструктур с характеристической температурой порогового тока Т0 = 90 К, излучающие на длине волны 1.3 мкм.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были представлены в 19 докладах на различных международных конференциях, а также на
научных семинарах в Optoelectronics Department of "Infineon Corporation" и Physics Department of Berlin Technical University.
Публикации
По результатам исследований опубликовано более 40 научных работ, из них 20 непосредственно по теме диссертационной работы. Их список приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитированной литературы. Общий объем диссертации составляет 163 страницы, в том числе 119 страниц основного текста, 44 рисунка на 44 страницах. Список цитированной литературы включает в себя 105 наименований.
Зарощенная мезаполосковая конструкция одномодовых гетеролазеров
Полупроводниковые лазеры составляют значительную и наиболее динамично развивающуюся часть мировой электронной промышленности. Лазерные диоды на базе арсенида галлия благодаря своей высокой эффективности, широкому спектральному диапазону и низкой стоимости находят самое широкое применение. Ежегодный прирост их производства в течение последнего десятилетия составляет не менее 40% в год в финансовом выражении [1].
Принципиальная концепция создания лазера на базе полупроводниковых материалов была выдвинута в 1961 г., когда Басов и др. [2] показали возможность стимулированного излучения в арсениде галлия, вызванного рекомбинацией носителей, инжектированных через р-и-переход. В ходе развития технологии, и в частности жидкофазной эпитаксии, конструкция лазера претерпела значительные изменения, и современные приборы мало похожи на первые действующие лазеры образца 1962 года. Гетероструктуры нашли свое применение в конструкции лазерных диодов в 1969г [3]. Результатом стало превращение полупроводникового лазера из уникального прибора, работающего при криогенных температурах, в -эффективный и надежный источник излучения, способный работать непрерывно при комнатной температуре. Первая конструкция, которая позволила осуществлять непрерывный режим генерации при комнатной температуре, была двойная гетероструктура (ДГС) [4,5]. Первые лазеры, работающие в непрерывном режиме при 300 К [4,6] и выше [7], излучали на длине волны X = 0.87 мкм и были изготовлены на основе твёрдых растворов AlxGai-xAs/GaAs и AlxGai_xAs/AlyGai_yAs. У лазеров на основе ДГС экстраполированный срок службы при уровнях мощности, необходимых для оптической связи, превысил в 1977 году 10 ч. [8,9]. Первые лазеры на основе ДГС в системе InGaAsP/InP были изготовлены Богатовым и др. [10] и Се [11]. В 1976 году Се и др. достигли непрерывного режима работы на длине волны 1.1 мкм [12], а Ямамото и др. расширили диапазон длин волн излучения до 1.34 мкм [13]. Среди отечественных исследователей о InGaAsP лазерах, работающих в непрерывном режиме, первыми сообщили Алфёров и др. [14], а также Долгинов и др. [15]. Первые ДГС лазеры с длиной волны излучения 1.55 мкм были почти одновременно изготовлены Кавагучи и др. [16], Акиба и др. [17], а также Араи и др. [18].
Следующим шагом на пути развития конструкций лазерных диодов стало применение многослойных структур, в которых волновод обеспечивает раздельное оптическое и электронное ограничение [19,20,21]. Такая структура получила название двойной гетероструктуры с раздельным - 15-ограничением (ДГС РО). Первые лазеры на основе ДГС РО были изготовлены в системе AlxGai_xAs/GaAs [2(Н22]. В системе InGaAsP/GaAs первые лазеры с раздельным электронным и оптическим ограничением были получены отечественными исследователями в 1984 г. методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) [23].
В настоящее время существует большое количество разнообразных конструкций гетероструктур с раздельным оптическим и электронным ограничением. Большинство из этих структур может быть создано только методами металлоорганической газо-фазной эпитаксии (МОГФЭ) или молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) [24]. Большинство работ посвященных лазерам на длину волны около 0.8 мкм обращены к лазерам на основе AlGaAs/GaAs. Появление двойных гетероструктур с раздельным ограничением позволило резко увеличить максимальную мощность одномодовых AlGaAs/GaAs лазеров благодаря уменьшению плотности оптической энергии в активной области (АО) [3]. Однако локальный разогрев зеркал в этих лазерах представляет серьезную проблему, ограничивая максимальную мощность и уменьшая срок службы приборов [25]. При исследовании лазеров с раздельным ограничением в системе InGaAsP/GaAs был отмечен, наряду с другими преимуществами этой свободной от А1 системы, существенно меньший разогрев зеркал по сравнению с аналогичными AlGaAs/GaAs лазерами [26,27].
Мощные одномодовые лазеры на основе гетероструктур, выращенных методом металлоорганической эпитаксии
Длина волны излучения лазеров менялась от 975 нм до 1005 нм в зависимости от места на подлжке, из которого был выколот лазер. Такой разброс дайны волны связан с градиентом состава и толщины активной области по площади структуры, образовавшемся в процессе эпитаксии. На Рис. 1.13 представлен типичный спектр лазеров такой конструкции. Как видно из рисунка, спектр излучения данного лазера в непрерывном режиме генерации точно соответствует диапазону накачки атомов эрбия (Л = 978 + 4 нм) и состоит из ряда продольных мод. Таким образом, на базе гетероструктур InGaAs/GaAs, выращенных МОГФЭ методом, с использованием реактивного ионного травления получены лазеры конструкции мелкая меза с мощностью до 150 мВт в одномодовом режиме генерации и до 200 мВт в режиме при котором доля нулевой моды составила не менее 70 % от общей мощности излучения, с длиной волны генерации 980 нм. Плі. 1.3.2. Эффект развала спектра и нелинейное межмодовое взаимодействие. При исследовании спектральных характеристик лазеров, описанных в п.п. 1.3.1, было обнаружено универсального характера разрушение малочастотного режима генерации лазера в квазисплошной широкий спектр, который наблюдался у большинства лазеров исследованного типа.
Типичная зависимость спектра излучения лазера от тока накачки приведена на Рис. 1.14. Как видно из рисунка, при токе накачки, не превышающем 10 пороговых значений, спектр состоит из нескольких четко выраженных продольных мод. При дальнейшем увеличении тока происходит резкое уширение спектра до 10- 15нм, сопровождающееся резким уменьшением амплитуды пиков. При этом хорошо видна периодическая картина с интервалом, равным межмодовому расстоянию, характерному для данной длины резонатора Фабри-Перо. В картине дальнего поля в плоскости р-п-перехода изменений не наблюдалось, т.е. лазер во всем диапазоне токов находился в одномодовом режиме. Мы назвали это явление «развалом спектра».
В некоторых лазерах при импульсной накачке (с длительностью импульса т= 0.3 -г 3 мкс) развал спектра не был обнаружен во всем диапазоне токов. Однако в непрерывном режиме этот эффект наблюдался. Это дало нам повод предположить, что данное явление связано с разогревом активной области. Путем увеличения температуры теплоотвода до 30 -5- 60 С удавалось добиться развала спектра таких лазеров и в импульсном режиме, что подтверждает наше предположение о связи с температурой активной области.
Явление развала спектра наблюдалось нами на разных лазерах конструкции «мелкая меза» (Л — 0.98 мкм), в частности, изготовленных на МОГФЭ структурах фирмой "Thompson", и на лазерах из "Ferdinand Braun -56-institute" Такой же эффект мы наблюдали на лазерах той же конструкции, изготовленных на основе AlGaAs/GaAs ДГС РО с длиной волны излучения 0.8 мкм. Это говорит о том, что данный эффект не связан с механическими напряжениями в активной области и является общим для лазеров такой конструкции, изготовленных на базе МОГФЭ-ДГС РО.
С целью определения возможного механизма развала спектра были проведены исследования шумов интенсивности излучения лазера в зависимости от тока накачки. Измерения проводились в диапазоне радиочастот 10 -е- 100 МГц, схема измерений подробно описана в [48].
На Рис. 1.15 приведен график зависимости амплитудных шумов лазера от тока накачки. Из графика видно, процесс развала модовой структуры (при токе накачки / = 90 мА) сопровождается резким всплеском шумов интенсивности. Следует отметить, что характер зависимости шумов от тока накачки принципиально отличается от того, который наблюдается в существенно многочастотных лазерах с волноводом, сформированным изменением коэффициента усиления (gain-guiding lasers). Лазеры этого типа имеют относительно низкий уровень избыточных шумов, т.к. шумы для полного числа фотонов всех продольных мод Т/; в точности совпадают с квантовыми шумами в одномодовом случае, т.е. вклада от нелинейного межмодового взаимодействия нет. При этом уровень шумов для одной выделенной продольной моды может быть выше уровня квантового шума на несколько порядков [49].
Технологии выращивания гетероструктур
Components GmbH. Приборы этого класса имеют очень широкий динамический диапазон (до 10 Вт и до 2 Вт соответственно) и не требует использования ослабляющих фильтров, а также их калибровка не зависит от длины волны излучения. Однако апертура обоих приборов не позволяет полностью захватывать диаграмму направленности лазеров. Прибор LM-2 захватывает излучение от точечного источника в телесном углу 47 , а прибор РМ-2 68 . Поэтому в импульсном режиме измерялись дальние поля лазеров в плоскости, перпендикулярной р-n переходу, и вычислялось, какая часть излучения не захватывалась измерителем. В соответствии с этим, вводились поправочные коэффициенты. Измерения обоими приборами с учетом коэффициентов совпали с высокой точностью. Прибор РМ-3 имеет сертификат калибровки, произведенной компанией Molectron согласно стандартам National Institute of Standards and Technology (NIST). Однако в последствии была предложена конструкция усовершенствования прибора LM-2. На входное окно измерительного элемента прибора была изготовлена специальная крышка, имеющая конусную полированную, покрытую золотом, высокоотражаюшую внутреннюю поверхность. Такая деталь позволяет собирать около 96% излучения от любого полупроводникового лазера, не зависимо от его диаграммы направленности. Также она дает высокую однородность входного окна, что повышает точность и воспроизводимость измерений.
Были проведены многочисленные калибровочные измерения различными способами, которые были сопоставлены с измерениями эталонным прибором РМ-3, из которых был сделан вывод, что общая погрешность измерений усовершенствованным измерителем мощности LM-2 оценивается величиной меньше 5% в диапазоне мощностей от 1 мВт до 10 Вт.
Использование детектора мощности с высокой точностью и однородностью дает возможность применять его для исследования деградационных свойств лазерных диодов. Такой детектор применялся нами для контроля выходной мощности последовательно на каждом канале деградационного стенда. Это значительно упростило стенд деградации, так как отпала необходимость каждый канал оснащать собственным детектором и системой измерения. Таким образом, была решена проблема измерения мощности излучения любых полупроводниковых лазеров в непрерывном режиме во всем диапазоне длин волн.
Благодаря описанным в этом параграфе особенностям технологии изготовления лазерных диодов, измерительных установок и методик измерений удалось получить ряд рекордных параметров на лазерных диодах на базе традиционных InGaAs/AlGaAs/GaAs ДГС РО.
В данном разделе приведены результаты исследований оптических и электрических характеристик лазерных диодов на основе структур А512 (МПЭ) и К1457 (МОГФЭ), сделанных и измеренных по выше описанным технологиям и методикам.
На Рис. 2.5 приведены экспериментальные зависимости пороговой плотности тока Jnop от обратной длины резонатора лазера для структур А512 и К1457. Эти зависимости сняты на лазерах без покрытий в импульсном режиме при комнатной температуре. Из экстраполяции зависимостей в область бесконечных длин резонаторов получаем пороговые плотности тока для четырехсколотых образцов 84 А/см2 и 69 А/см2 для структур А512 и К1457 соответственно.
Зависимости обратной дифференциальной квантовой эффективности от длины резонатора для тех же лазеров представлены на Рис. 2.6. Экстраполяция данных зависимостей к нулевой длине резонатора дает значение внутренней квантовой эффективности структуры. На обеих структурах оно близко к 100% и составляет 95% для структуры А512 и 99%
Полупроводниковые материалы, пригодные для создания лазеров с длиной волны излучения 1.3 мкм
В [90] показано, что использование низкотемпературной МПЭ с газовым источником мышьяка (АвНз) и высокочастотным плазменным источником Корадикалов возможно значительно увеличить содержание азота в GaAsi JN . Было доложено о 14.8 % содержании азота без фазового разложения, согласно рентгеновским исследованиям. С использованием диметилгидразина в качестве соединения, поставляющего азот, были выращены слои GaAsi- Nx с содержанием азота до 3 % методом МОГФЭ [91]. Однако, длина волны ФЛ в любом случае не удовлетворяла применению в стандартных волоконно-оптических сетях, а интенсивность ФЛ оставалась недостаточной для лазерного использования.
Как следует из Рис. 3.1, добавление в GaAs индия увеличивает постоянную решетки, а азота, соответственно, - уменьшает. Следовательно при соотношении х«Ъу твердый раствор Gai_xInxNyAsi-y должен быть согласован по постоянной решетки с GaAs, причем и азот и индий уменьшают ширину запрещенной зоны соединения. Таким образом, InGaAsN является гораздо более перспективным соединением для создания длинноволновых лазеров, чем GaAsN. Первые эксперименты по выращиванию InGaAsN/GaAs КЯ с помощью МГТЭ с газовыми источниками показали результаты интенсивности ФЛ не хуже, чем на InGaAs квантовых ямах [86]. На структуре с 7 периодами Gao.7Ino.3No.02Aso.98/GaAs КЯ была продемонстрирована ФЛ при комнатной температуре на длину волны 1.3 мкм [92]. Было отмечено, что увеличение мольной доли азота в псевдоморфно напряженных InGaAsN/GaAs КЯ приводит к значительному снижению интенсивности ФЛ [93]. Фотолюминесценция при комнатной температуре с длиной волны близкой к 1.55 мкм была продемонстрирована на Gai-xInxNyAs y/GaAs мульти-КЯ структуре где х=0.16 и jy=0.045, выращенной МОГФЭ [94]. Резкое ухудшение кристаллического качества материала наступало при содержании In 0.045, одновременно было найдено, что встраиваемость атомов N в кристаллическую решетку уменьшалась при увеличении доли ш. Резкое увеличение интенсивности ФЛ -при проведении термического отжига после процесса роста было отмечено для GaAsN/GaAs [95] и для GalnNAs/GaAs [96] структур, при этом процесс отжига сопровождался синим сдвигом ФЛ. Эффект процесса отжига объяснялся удалением безызлучательных центров и улучшением однородности слоя [97]. Впервые длинноволновое лазерное излучение в непрерывном режиме на базе GabiNAs/GaAs КЯ гетероструктуры было получено при температуре 77 К [98]. Пороговая плотность тока и длина волны излучения составили 1.1кА/см2 и 1.113 мкм соответственно. Генерация при комнатной температуре достигнута не была, однако была продемонстрирована электролюминесценция с к= 1.2 мкм. Затем та же группа продемонстрировала импульсную генерацию при комнатной температуре, значительно улучшив пороговую плотность тока до 0.8 кА/см с характеристической температурой 127 К и длиной волны генерации 1.2 мкм [99]. Генерация в непрерывном режиме при Т = 300К на длину волны 1.31 мкм, точно соответствующей нулевой хроматической дисперсии стандартного одномодового волокна, была впервые получена в [100]. Увеличение длины волны генерации было получено за счет повышения доли азота в материале активной области до 1 %.Структура была выращена методом МПЭ с газовыми источниками и имела GaAs общей толщиной 0.28 мкм. Были изготовлены лазеры типа мелкая меза с шириной 2 мкм. Лазеры с длиной резонатора 800 мкм имели пороговый ток 106 мА и -Неэффективность 0.16 Вт/А. В10 раз более высокий порог и в 5 раз меньшая эффективность по сравнению с InGaAs-КЯ-лазерами объяснялись низким кристаллическим качеством InGaAsN-слоя. Также InGaAsN-лазеры были получены методом традиционной МПЭ с плазменным источником азота на принципе электронного циклотронного резонанса [101]. Авторы сообщают о самом длинноволновом спектре ФЛ t= 1.48 мкм и сильном влиянии термического отжига на интенсивность ФЛ. Генерация с длиной волны
Длинноволновая лазерная генерация была получена на базе InGaAsN гетероструктур, выращенных МОГФЭ методом [102, 103, 104, 105]. Двойная InGaAsN КЯ, GaAs волновод и InGaP эмиттеры были использованы в лазерной структуре. Было показано, что лазеры с КЯ имеют значительно более низкую пороговую плотность тока, чем лазеры с объемным материалом InGaAsN в качестве активной области [102].
Также были попытки использовать специфические условия роста для снижения пороговой плотности тока. На МОГФЭ выращенных структурах на подложках с разориентацией 6 были получены пороговые плотности тока 667 А/см , значительно меньшие, чем на точно ориентированных подложках (1кА/см ) [106]. Однако, длина волны генерации не превысила 1.17 мкм. Использование Sb в качестве поверхностно-активирующего элемента позволило улучшить качество InGaAsN/GaAs КЯ выращенных методом МПЭ с твердотельными источниками и ВЧ плазменным источником азота на
