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VCSELs GaIn(N)As/GaAs émettant dans la gamme 1.1 – 1.3 µm

Al 0.9 Ga 0.1 As ( /4n). GaAs ( /4n). Miroir supérieur 29 bicouches Dopé P. H = 12 à 13 µm. Puits Quantiques GaIn(N)As ( 7 nm). Barrières (20 nm). Miroir inférieur 35.5 bicouches Dopé N. Ga 1-y In y N x As 1-x. VCSELs GaIn(N)As/GaAs émettant dans la gamme 1.1 – 1.3 µm.

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VCSELs GaIn(N)As/GaAs émettant dans la gamme 1.1 – 1.3 µm

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Presentation Transcript

  1. Al0.9Ga0.1As (/4n) GaAs (/4n) Miroir supérieur 29 bicouches Dopé P H = 12 à 13 µm Puits Quantiques GaIn(N)As (7 nm) Barrières (20 nm) Miroir inférieur 35.5 bicouches Dopé N Ga1-yInyNxAs1-x VCSELs GaIn(N)As/GaAs émettant dans la gamme 1.1 – 1.3 µm DOPT / SIONA Laboratoire de Photonique sur Silicium L. Grenouillet, P. Duvaut, P. Demolon, N. Olivier, P. Gilet, P. Grosse, P. Philippe, E. Pougeoise, A. Tchelnokov CEA LETI, Dpt Optronique, Service Ingénierie Optique et Nouvelles Applications, Laboratoire Photonique sur Silicium Problématique • Liens optiques hauts débits : besoin de sources à  = 1.3 µm, rapides (>10 Gbits/s) sur ~ 10 km • Photonique sur silicium : besoin de sources III-V compactes transparentes dans le silicium • Le VCSEL (filière GaAs, matériau actif GaIn(N)As) est un composant intéressant dans cette perspective Type de structures réalisées Empilement épitaxial : salle blanche dédiée III-V SSMBE, Riber 32 Technologie : • Dopage p au Carbone (CBr4) • Matériau actif : puits quantiques InGaAs ou InGaAsN • Contact p Ti/Pt/Au • Contact n Ni/Ge/Au • Gravure des mesas : RIE SiCl4/Ar • Passivation des mesas : nitrure • Oxydation latérale AlAs  AlOx Résultats Effet laser en continu à l’ambiante VCSEL InGaAsN VCSEL InGaAs • Densité de courant de seuil de l’ordre de 10 kA/cm2 •  ~ 1.24-1.26 µm • P < 1 mW • Efficacité au-dessus du seuil ~ 0.03 W/A • Résistance série ~ 100  - 600  • Densité de courant de seuil de l’ordre de 2 kA/cm2 •  ~1.11 µm • P > 1 mW • Efficacité au-dessus du seuil ~ 0.14 W/A (20 °C) • Introduction N dans InGaAs • dégradation des caractéristiques des VCSELs : Jth, P , efficacité  Optimisation des VCSELs InGaAs • Focus sur VCSEL GaInNAs faible ouverture d’oxyde •  Comportement monomode jusqu’au roll-over • Travail sur le dopage proche de la cavité •  Seuil diminué (< 1 mA) •  Jusqu’à 2.4 mW de puissance • Travail sur le matériau actif (1 seul puits quantique) •  Seuil diminué (< 150 µA) •  Fonctionnement jusqu’à 150 fois le courant de seuil Conclusions, Perspectives • VCSEL InGaAs ( = 1.11 µm) avec de très bonnes caractéristiques • tensions de fonctionnement < 3.3 V (compatibilité avec le CMOS) • puissance > 1 mW • étude en fréquence à mener • VCSEL InGaAsN ( > 1.26 µm) en cours d’optimisation • Elaboration de composants hybrides sur Silicium

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