Halbleiterlaser auf GaP Substraten für die monolithische Integration auf Si

In der heutigen Informationsgesellschaft ist die Verwendung von Halbleiterlasern als Sendeelement zur Datenübertragung über Glasfaser bereits gängige Praxis, um das stetig wachsende Datenaufkommen bewältigen zu können. Allerdings geschieht dies bisher nur über größere Distanzen, da die Übertragung über kürzere Strecken aufgrund der Bauteilkomplexität nicht ökonomisch realisierbar ist. Um die Komplexität zu reduzieren, und den Anforderungen an höherer Bandbreiten gerecht zu werden, ist eine integrierte photonische Schaltung auf Silizium notwendig. Auch wenn Silizium für elektrisch integrierte Schaltungen das geeignetste Halbleitermaterial darstellt, so ist es für optische Anwendungszwecke ungeeignet. Dies beruht auf der Tatsache, dass Silizium ein indirekter Halbleiter ist und somit sehr ineffiziente Lichtemission aufweist. Innerhalb der für optische Anwendung geeigneten III-V Halbleiter besitzt GaP mit 0,37% bei Raumtemperatur die geringste Abweichung der Gitterkonstanten zu Silizium und mit dem Einbau von 2% Stickstoff wird eine perfekte Gitteranpassung ermöglicht. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung eines optisch effizienten GaP-basierten Übergangs mittels Molekularstrahlepitaxie, und dessen Integration in elektrisch gepumpte Halbleiterlaserstrukturen. Dabei wurden verschiedenste Mischkristallsysteme untersucht die aus Kombinationen der Gruppe III Elementen Ga und In und den Gruppe V Elementen P, As und N bestehen. Diese wurden je nach Höhe der Verspannung als Quantenfilme oder selbst organisierte Quantenpunkte epitaktisch abgeschieden. Besonderes Augenmerk wurde auf (In, Ga)As Quantenpunkte und Ga(N, As, P) Quantenfilme gelegt, da diese eine ausreichend hohe Materialverstärkung aufweisen um in Laserdioden Verwendung zu finden.