DE10038893A1 - Semiconductor component used in a semiconductor laser comprises a second layer grown on a first layer doped with doping atoms - Google Patents

Semiconductor component used in a semiconductor laser comprises a second layer grown on a first layer doped with doping atoms

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Abstract

Semiconductor component comprises a first layer (101) made or a first material with a first lattice constant; and a second layer (105) made of a second material with a second lattice constant grown on the first layer. The first material is doped with doping atoms (103) having a volume which is larger or smaller than the volume of the first material. The first material and the second material are arranged so that quantum dots (106) form in the second layer. An Independent claim is also included for a process for the production of a semiconductor component. Preferred Features: The first material is made of AlnGa1-nAs (where n = 0-1) and the second material is made of InAs or GaSb; or the first material is made of AlN and the second material is made of GaN.

Description

Ein solches Halbleiterbauelement, ein solcher Halbleiterlaser sowie ein solches Verfahren sind aus [1] bekannt.Such a semiconductor component, such a semiconductor laser and such a method are known from [1].

Bei einem geordneten Aufwachsen, welches auch als Epitaxie bezeichnet wird, eines zweiten Materials auf einem ersten Material, wobei das erste Material bezogen auf die sogenannte Wachstumsebene eine kleinere Gitterkonstante aufweist als das zweite Material, tritt bei zweidimensionalem Wachstum des zweiten Materials eine mit wachsender Schichtdicke des zweiten Materials eine steigende mechanische Verspannung in dem sich bildenden Kristallgitter des zweiten Materials auf.With an orderly growth, which also as epitaxy is referred to, a second material on a first Material, the first material based on the so-called Growth plane has a smaller lattice constant than that second material, occurs with two-dimensional growth of the second material one with increasing layer thickness of the second material an increasing mechanical tension in the crystal lattice of the second material that forms.

Die sich aufbauende mechanische Verspannung in dem Kristallgitter des zweiten Materials ist insbesondere zurückzuführen auf die unterschiedlichen Gitterkonstanten des ersten Materials und des zweiten Materials.The mechanical tension building up in the Crystal lattice of the second material is special attributed to the different lattice constants of the first material and the second material.

Aufgrund der Verspannungen kommt es zur Bildung mehr oder weniger regelmäßiger, bezogen sowohl auf die Größe als auch auf die Anordnung der einzelnen Atome innerhalb des Kristallgitters, dreidimensionaler Inseln, die im weiteren auch als Quanten-Dots bezeichnet werden.Due to the tension, there is more or less formation less regular, both in terms of size as well on the arrangement of the individual atoms within the Crystal lattice, three-dimensional islands that go further also known as quantum dots.

Die Quanten-Dots können wieder mit dem ersten Material überwachsen werden.The quantum dots can again with the first material be overgrown.

Wenn jedoch, wie häufig der Fall, das zweite Material die kleinere Bandlücke im Energieband aufweist, kommt es zu einer Lokalisierung von elektronischen Zuständen in diesen Inseln.However, as is often the case, the second material is the has a smaller band gap in the energy band, there is a Localization of electronic states in these islands.

Sind die Quanten-Dots klein genug, d. h. liegt deren Größe in einem Bereich von 5 nm bis ungefähr 10 nm, so sind die elektronischen Zustände in allen Raumrichtungen quantisiert und die Zustände werden als Quanten-Dot-Zustände bezeichnet.Are the quantum dots small enough, i. H. is their size in in a range from 5 nm to approximately 10 nm, so the  electronic states quantized in all spatial directions and the states are called quantum dot states.

Beispielsweise bilden sich Quanten-Dots in einer Schicht von Indium-Arsenid (InAs) als zweites Material der zweiten Schicht, wenn die zweite Schicht auf einer ersten Schicht aus einem ersten Material aus Gallium-Arsenid (GaAs) kristallin aufgewachsen wird.For example, quantum dots form in a layer of Indium arsenide (InAs) as the second material of the second Layer if the second layer is made up of a first layer a first material made of gallium arsenide (GaAs) crystalline is grown up.

Entsprechend bilden sich ferner Quanten-Dots bei Gallium- Nitrid (GaN) als zweites Material einer zweiten Schicht, wenn die zweite Schicht auf einer ersten Schicht mit Aluminium- Nitrid (AlN) als erstem Material kristallin aufgewachsen wird.Correspondingly, quantum dots are also formed in gallium Nitride (GaN) as the second material of a second layer, if the second layer on a first layer with aluminum Nitride (AlN) was the first material to grow in crystalline form becomes.

Insbesondere für einen Halbleiterlaser ist in der Regel jedoch die geometrische Dichte der elektronischen Zustände, d. h. der Quanten-Dots in der Wachstumsebene zu gering, so dass das gesamte Volumen aller Quanten-Dots in einer Atomlage nur eine unzureichende Überlappung mit dem optischen Feld des Halbleiterlasers gewährleistet.In particular, for a semiconductor laser, as a rule however the geometric density of the electronic states, d. H. the quantum dots in the growth level are too low, so that the total volume of all quantum dots in an atomic layer only an insufficient overlap with the optical field of the Semiconductor laser guaranteed.

Aus [1] ist es zum Bilden einer erhöhten Anzahl von Quanten- Dots vorgesehen, zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Zwischenschicht einzubringen, auf der die Oberflächendiffusion der Atome während des Wachstums der zweiten Schicht aus dem zweiten Material reduziert ist.From [1] it is necessary to form an increased number of quantum Dots are provided between the first layer and the second Layer to bring an intermediate layer on which the Surface diffusion of the atoms during the growth of the second layer of the second material is reduced.

Auf diese Weise bildet sich bevorzugt eine größere Anzahl von Quanten-Dots.In this way, a larger number of is preferably formed Quantum dots.

Wie in [1] beschrieben, wird bei Indium-Arsenid als zweites Material der zweiten Schicht, welches auf Gallium-Arsenid als erstes Material der ersten Schicht aufgewachsen werden soll, eine Zwischenschicht aus Indium-Aluminium-Arsenid eingebracht. As described in [1], indium arsenide is the second Second layer material based on gallium arsenide first material of the first layer is to be grown, an intermediate layer made of indium aluminum arsenide brought in.  

Ein Nachteil dieser Vorgehensweise ist insbesondere darin zu sehen, dass zwar durch die in [1] beschriebene Vorgehensweise eine höhere Flächendichte an Quanten-Dots in einer Atomlage innerhalb der Wachstumsebene erreicht wird, aber eine erhöhte energetische Bandlücke für das Schichtpaket bestehend aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht in Kauf genommen werden muss, was jedoch zu einer verschlechterten Effizienz des Halbleiterlasers führt.A disadvantage of this approach is particularly in that see that through the procedure described in [1] a higher areal density of quantum dots in an atomic layer is achieved within the growth level, but an increased one energetic band gap for the layer package consisting of the first layer and the second layer accepted must be, however, which leads to deteriorated efficiency of the semiconductor laser leads.

Um die Effizienz des Halbleiterlasers weiter zu erhöhen werden weitere Schichten aus dem ersten Material und dem zweiten Material abwechselnd aufeinander aufgewachsen, wobei die Anordnung der auf diese Weise gebildeten Quanten-Dots im wesentlichen durch das Verspannungsfeld, welches in der zweiten Schicht aus dem zweiten Material erzeugt worden ist, vorgegeben ist.To further increase the efficiency of the semiconductor laser additional layers of the first material and the second material alternately grown together, whereby the arrangement of the quantum dots formed in this way essentially by the tension field, which in the second layer has been produced from the second material, is specified.

Anschaulich bedeutet dies, dass die in den auf die Zwischenschicht folgenden Schichten enthaltenen Quanten-Dots im wesentlichen die gleiche Dichte aufweisen wie sie in der Zwischenschicht zu beobachten ist.Clearly, this means that in the on the Intermediate layer following layers contain quantum dots have substantially the same density as in the Intermediate layer is observed.

Somit ist es aufgrund der bekannten Vorgehensweise praktisch nicht möglich, auf flexible Weise die Anzahl, d. h. die Dichte der Quanten-Dots innerhalb einer Schicht zumindest statistisch zu steuern ohne dabei eine erhöhte Bandlücke in Kauf zu nehmen.It is therefore practical due to the known procedure not possible to flexibly determine the number, i.e. H. the concentration the quantum dots within a layer at least to control statistically without increasing the band gap in To take purchase.

Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Halbleiterbauelement, einen Halbleiterlaser sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements anzugeben, bei dem gebildete Quanten-Dots in einer Schicht erzeugt werden können, so dass die elektronische Struktur und die geometrische Dichte in dieser und in den darauf aufgewachsenen Schichten verglichen mit dem Stand der Technik auf neuartige Weise beeinflusst wird. The invention is therefore based on the problem of a Semiconductor component, a semiconductor laser and a Method of manufacturing a semiconductor device specify the quantum dots formed in one layer can be generated so that the electronic structure and the geometric density in and on it grown layers compared to the prior art is influenced in a new way.  

Das Problem wird durch das Halbleiterbauelement, den Halbleiterlaser sowie durch das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The problem is caused by the semiconductor device Semiconductor laser as well as the manufacturing process of a semiconductor component with the features according to independent claims solved.

Ein Halbleiterbauelement weist eine erste Schicht aus einem ersten Material mit einer ersten Gitterkonstante auf.A semiconductor component has a first layer of a first material with a first lattice constant.

Das erste Material ist mit Dotieratomen dotiert, wobei das Volumen eines Dotieratoms größer oder kleiner ist als das eines Atoms des ersten Materials.The first material is doped with doping atoms, the Volume of a doping atom is larger or smaller than that of an atom of the first material.

Als erstes Material zum Bilden der ersten Schicht können beispielsweise folgende Materialien eingesetzt werden:
For example, the following materials can be used as the first material for forming the first layer:

  • 1. Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid (In-Ga-Al-As), vorzugsweise Indiumx-Galliumy-Aluminiumz-Arsenid (InxGayAlzAs) mit x < 0.15, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1 x + y + z = 1, insbesondere Gallium-Arsenid (GaAs),1. Indium-gallium-aluminum-arsenide (In-Ga-Al-As), preferably indium x -Gallium y -Aluminium z -Arsenide (In x Ga y Al z As) with x <0.15, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1 x + y + z = 1, in particular gallium arsenide (GaAs),
  • 2. Indiuma-Gallium1-a-Phosphid (Ina-Ga1-aP) mit 0 ≦ a ≦ 1, vorzugsweise mit einem Gallium-Gehalt von 40% bis 60%,2. Indium a gallium 1-a- phosphide (In a -Ga 1-a P) with 0 ≦ a ≦ 1, preferably with a gallium content of 40% to 60%,
  • 3. Indium-Gallium-Aluminium-Antimonid (InGaAlSb), vorzugsweise Indiumb-Galliumc-Aluminiumd-Antimonid (InbGacAldSb) mit a < 0.15, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1, insbesondere Gallium-Antimonid (GaSb),3.Indium gallium aluminum antimonide (InGaAlSb), preferably indium b -Gallium c -Aluminium d -antimonide (In b Ga c Al d Sb) with a <0.15, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1, in particular gallium antimonide (GaSb),
  • 4. Galliumd-Aluminium1-d-Arsenide-Phosphid1-e (Gad-Al1-dAseP1-e) mit 0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ e ≦ 1, insbesondere Gallium-Phosphid (GaP) oder Aluminium- Phosphid (AlP),4. Gallium d -Aluminium d 1-arsenide phosphide e 1-e (Ga d Al 1-d As e P 1-e) with 0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ e ≦ 1, in particular gallium phosphide ( GaP) or aluminum phosphide (AlP),
  • 5. Indium-Gallium-Arsenid-Antimonid (InGaAsSb), vorzugsweise Indiumf-Gallium1-f-Arsenidg-Antimonid1-g (InfGa1-fAsgSb1-g) mit 0 ≦ f ≦ 1, 0 ≦ g ≦ 1,5. Indium-gallium-arsenide-antimonide (InGaAsSb), preferably indium f- gallium 1-f- arsenide g -antimonide 1-g (In f Ga 1-f As g Sb 1-g ) with 0 ≦ f ≦ 1, 0 ≦ g ≦ 1,
  • 6. Zink-Cadmium-Selenid-Tellurid (ZnCdSeTe), vorzugsweise Zinkh-Cadmium1-h-Selenidi-Tellurid1-i (ZnhCd1-hSeiTe1-i) mit 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i < 1, insbesondere Zink-Selenid (ZnSe) 6. zinc cadmium selenide telluride (ZnCdSeTe), preferably zinc -cadmium h 1-h i selenide telluride 1-i (Zn Cd h 1-h i Se Te 1-i) 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i <1, in particular zinc selenide (ZnSe)
  • 7. Aluminium-Nitrid (AlN) oder Aluminiumj-(Galliumk-Bor1- k)1-j-Nitrid (Alj(GakB1-k)1-jN) mit 0 ≦ j ≦ 1 und mit 0 ≦ k ≦ 1, oder Aluminium-Gallium-Bor-Nitrid.7.Aluminium nitride (AlN) or aluminum j - (Gallium k -Bor 1- k ) 1-j nitride (Al j (Ga k B 1-k ) 1-j N) with 0 ≦ j ≦ 1 and with 0 ≦ k ≦ 1, or aluminum gallium boron nitride.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in jedem Fall ein ternäres bzw. quaternäres Material auch in Form eines kurzperiodigen Übergitters realisiert sein kann, sinngemäß wie z. B.: Al0.2Ga0.8As durch die periodische Wiederholung von (GaAs)2(AlAs)8.In this context, it should be noted that in any case a ternary or quaternary material can also be realized in the form of a short-period superlattice. E.g .: Al 0.2 Ga 0.8 As through the periodic repetition of (GaAs) 2 (AlAs) 8 .

Dies bedeutet, dass zwei Monolagen GaAs und anschließend acht Monolagen AlAs vorgesehen sind.This means that two monolayers of GaAs and then eight Monolayers AlAs are provided.

Die in die erste Schicht eingebrachten Dotieratome, durch die eine jeweils lokale, aufgrund der stochastischen Verteilung der Dotieratome erzeugte Gitterverzerrung in dem Kristallgitter der ersten Schicht erzeugt wird, können beispielsweise Indium-Atome oder Thallium-Atome sein, die mittels bekannter Dotierungsverfahren in das Kristallgitter der ersten Schicht "eingebaut" werden.The doping atoms introduced into the first layer, through which one local, due to the stochastic distribution of the doping atoms produces lattice distortion in the Crystal lattice of the first layer can be generated for example indium atoms or thallium atoms, which into the crystal lattice by means of known doping processes in the first layer.

Es kann grundsätzlich im Rahmen der Erfindung jedes beliebige Dotieratom eingesetzt werden, solange gewährleistet ist, dass das Volumen eines verwendeten Dotieratoms größer ist als das Volumen des Atoms, das in dem Kristallgitter durch das Dotieratom ersetzt wird, so dass gewährleistet ist, dass eine lokale Gitterverzerrung in dem Kristallgitter der ersten Schicht erzeugt wird.In principle, any one can be used within the scope of the invention Doping atom can be used as long as it is ensured that the volume of a doping atom used is larger than that Volume of the atom in the crystal lattice through the Doping atom is replaced, so that it is guaranteed that a local lattice distortion in the crystal lattice of the first Layer is generated.

Durch Steuerung der Dotierrate ist es nunmehr möglich einzustellen, in welcher statistischen Dichte lokale Gitterverzerrungen in der ersten Schicht erzeugt werden.It is now possible by controlling the doping rate set in which statistical density local Lattice distortions are generated in the first layer.

Anschaulich wird durch das lokale Vergrößern der Gitterkonstante in dem ersten Material der ersten Schicht die Bildung von Quanten-Dots lokal zwischen den Bereichen der lokal eingebrachten Gitterverzerrung in dem ersten Material energetisch beeinflusst.The local enlargement makes the Lattice constant in the first material of the first layer Formation of quantum dots locally between the fields of  locally introduced lattice distortion in the first material energetically influenced.

Entsprechendes gilt für den Fall, dass das Volumen eines Dotieratoms kleiner ist als das eines Atoms des ersten Materials, d. h. beispielsweise für den Fall, dass als Dotieratome Bor-Atome oder Stickstoff-Atome verwendet werden. In diesem Fall wird unmittelbar in der Umgebung der lokal eingebrachten Gitterverzerrung das Bilden von Quanten-Dots energetisch beeinflusst, da die zweite Schicht aufgrund der unterschiedlichen Gitterkonstante, wenn diese größer ist als die erste Gitterkonstante, eine größere Gitterverzerrung in dem Übergangsbereich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht erzeugt.The same applies in the event that the volume of a Doping atom is smaller than that of an atom of the first Materials, i.e. H. for example in the event that as Doping atoms boron atoms or nitrogen atoms can be used. In this case, the local area is immediately introduced lattice distortion the formation of quantum dots energetically influenced because the second layer due to the different lattice constant if this is greater than the first lattice constant, a larger lattice distortion in the transition area between the first layer and the second layer generated.

Somit hängt anschaulich die Anzahl der gebildeten Quanten- Dots in der zweiten Schicht ab von der Anzahl der Verzerrungszentren, d. h. der in dem Kristallgitter der ersten Schicht eingebrachten Dotieratome und deren Volumen bzw. deren Größe.The number of quantum Dots in the second layer depend on the number of Distortion centers, d. H. the one in the crystal lattice of the first Layer introduced doping atoms and their volume or their size.

Anschaulich kann aufgrund des Dotierens somit die Anzahl der zu erzeugenden Quanten-Dots in einer Schicht erhöht oder verringert werden, d. h. bedarfsweise statistisch gesteuert werden.Because of the doping, the number of quantum dots to be generated are increased in a layer or be reduced, d. H. statistically controlled if necessary become.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Dotieratome in einer Konzentration von typischerweise 1% bis 3% bezogen auf die jeweils relevanten Gitterplätze der Halbleiterelemente in die erste Schicht dotiert.According to one embodiment of the invention Doping atoms in a concentration of typically 1% to 3% based on the relevant grid positions of the Semiconductor elements doped in the first layer.

Als zweites Material der zweiten Schicht kann beispielsweise eines der folgenden Materialien verwendet werden, wobei die Nummerierung der einzelnen zweiten Materialien derart gewählt ist, dass sie insbesondere geeignet sind zur Verwendung mit einem oben aufgeführten ersten Material mit gleicher Nummer:
For example, one of the following materials can be used as the second material of the second layer, the numbering of the individual second materials being selected such that they are particularly suitable for use with a first material with the same number listed above:

  • 1. Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid (In-Ga-Al-As), vorzugsweise Indiumx-Galliumy-Aluminiumz-Arsenid (InxGayAlzAs) mit x < 0.15, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1,1.Indium-gallium-aluminum-arsenide (In-Ga-Al-As), preferably indium x -Gallium y -Aluminium z -Arsenide (In x Ga y Al z As) with x <0.15, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, x + y + z = 1,
  • 2. Indiuma-Gallium1-a-Phosphid (Ina-Ga1-aP) mit 0 ≦ a ≦ 1, vorzugsweise mit einem Gallium-Gehalt, der geringer ist als der Gallium-Gehalt des ersten Materials in der ersten Schicht,2. Indium a -Gallium 1-a -phosphide (In a -Ga 1-a P) with 0 ≦ a ≦ 1, preferably with a gallium content which is less than the gallium content of the first material in the first layer .
  • 3. Indium-Gallium-Aluminium-Antimonid (InGaAlSb), vorzugsweise Indiumb-Galliumc-Aluminiumd-Antimonid (InbGacAldSb) mit a < 0.15, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1,3.Indium gallium aluminum antimonide (InGaAlSb), preferably indium b -Gallium c -Aluminium d -antimonide (In b Ga c Al d Sb) with a <0.15, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c ≦ 1, a + b + c = 1,
  • 4. Galliumd-Aluminium1-d-Arsenide-Phosphid1-e (Gad-Al1-dAseP1-e) mit 0 ≦ d ≦ 1, e < 0.1, insbesondere Gallium-Phosphid (GaP) oder Aluminium-Phosphid (AlP),4. Gallium d -Aluminium d 1-arsenide phosphide e 1-e (Ga d Al 1-d As e P 1-e) with 0 ≦ d ≦ 1, e <0.1, in particular gallium phosphide (GaP) or aluminum phosphide (AlP),
  • 5. Indium-Gallium-Arsenid-Antimonid (InGaAsSb), vorzugsweise Indiumf-Gallium1-f-Arsenidg-Antimonid1-g (InfGa1-fAsgSb1-g) mit 0 ≦ f ≦ 1, g < 0.1,5. Indium-gallium-arsenide-antimonide (InGaAsSb), preferably indium f- gallium 1-f- arsenide g -antimonide 1-g (In f Ga 1-f As g Sb 1-g ) with 0 ≦ f ≦ 1, g <0.1,
  • 6. Zink-Cadmium-Selenid-Tellurid (ZnCdSeTe), vorzugsweise Zinkh-Cadmium1-h-Selenidi-Tellurid1-i (ZnhCd1-hSeiTe1-i) mit h < 0.5, i < 0.1, insbesondere Zink-Selenid (ZnSe)6. zinc cadmium selenide telluride (ZnCdSeTe), preferably zinc -cadmium h 1-h i selenide telluride 1-i (Zn Cd h 1-h i Se Te 1-i) with h <0.5, i < 0.1, in particular zinc selenide (ZnSe)
  • 7. Aluminiumj-(Galliumk-Bor1-k)1-j-Nitrid (Alj(GakB1-k)1- jN) mit 0 ≦ j ≦ 1 und mit 0 ≦ k ≦ 1, oder Aluminium- Gallium-Bor-Nitrid.7.Aluminium j - (Gallium k -Bor 1-k ) 1-j nitride (Al j (Ga k B 1-k ) 1- j N) with 0 ≦ j ≦ 1 and with 0 ≦ k ≦ 1, or Aluminum gallium boron nitride.

Das erste Material und das zweite Material sind derart eingerichtet, dass sich bei auf der ersten Schicht aufgewachsener zweiten Schicht in der zweiten Schicht Quanten-Dots ausbilden.The first material and the second material are such set that up on the first shift grown second layer in the second layer Form quantum dots.

Allgemein lässt sich die Erfindung anwenden auf alle bekannten Materialkombinationen, d. h. Kombinationen eines ersten Materials einer ersten Schicht mit einem zweiten Material einer zweiten Schicht, in denen sich grundsätzlich Quanten-Dots bilden können. In general, the invention can be applied to all known material combinations, d. H. Combinations of one first material of a first layer with a second Material of a second layer, in which there is basically Can form quantum dots.  

Somit eignen sich insbesondere folgende Materialkombinationen für jeweils das erste Material bzw. das zweite Material (die im weiteren verwendete Nomenklatur ist: erstes Material/zweites Material):
Thus, the following material combinations are particularly suitable for the first material or the second material (the nomenclature used in the following is: first material / second material):

  • - Gallium-Arsenid/Indium-Arsenid,- gallium arsenide / indium arsenide,
  • - Aluminium-Nitrid/Gallium-Nitrid,- Aluminum nitride / gallium nitride,
  • - Gallium-Arsenid/Indiumm-Gallium1-m-Arsenid mit 0 ≦ m ≦ 1,- gallium arsenide / indium m -Gallium 1-m- arsenide with 0 ≦ m ≦ 1,
  • - Aluminiumn-Gallium1-n-Arsenid mit 0 ≦ n ≦ 1/Indium- Arsenid,Aluminum n gallium 1 n arsenide with 0 ≦ n ≦ 1 / indium arsenide,
  • - Aluminiumo-Bor1-o-Nitrid mit 0 ≦ o ≦ 1/Gallium-Nitrid,- aluminum o -Bor 1-o- nitride with 0 ≦ o ≦ 1 / gallium nitride,
  • - Aluminiump-(Galliumq-Bor1-q)1-p-Nitrid mit 0 ≦ p ≦ 1 und mit 0 ≦ q ≦ 1/Indiumv-Gallium1-v-Nitrid mit 0 ≦ v ≦ 1,- aluminum p - (gallium q -Bor 1-q ) 1-p nitride with 0 ≦ p ≦ 1 and with 0 ≦ q ≦ 1 / indium v -Gallium 1-v nitride with 0 ≦ v ≦ 1,
  • - Gallium-Arsenid/Gallium-Antimonid,- gallium arsenide / gallium antimonide,
  • - Indiumr-Gallium1-r-Phosphid mit 0 ≦ r ≦ 1/Indium- Phosphid,- indium r -gallium 1-r -phosphide with 0 ≦ r ≦ 1 / indium-phosphide,
  • - Gallium-Antimonid/Indium-Antimonid,- gallium antimonide / indium antimonide,
  • - Zink-Selenid/Cadmium-Zink-Selenid-Tellurid.- Zinc selenide / cadmium zinc selenide telluride.

Ein solches Halbleiterbauelement eignet sich insbesondere für den Einsatz, d. h. als ein Teilelement eines Halbleiterlasers, wobei bei einem solchen Halbleiterlaser zusätzlich in dessen aktiven Bereich, in dem der Laserstrahl erzeugt wird, ein Reflektorelement, beispielsweise eine oder mehrere Dielektrizitätsschichten, vorgesehen sein können.Such a semiconductor component is particularly suitable for the use, d. H. as a sub-element of a semiconductor laser, with such a semiconductor laser additionally in its active area in which the laser beam is generated Reflector element, for example one or more Dielectric layers can be provided.

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements wird auf einer ersten Schicht aus einem ersten Material mit einer ersten Gitterkonstante die erste Schicht mit Dotieratomen versehen, d. h. die erste Schicht wird mit Dotieratomen dotiert.In a method of making a Semiconductor component is made of a on a first layer first material with a first lattice constant the first Provide layer with doping atoms, d. H. the first layer is doped with doping atoms.

Das Volumen eines Dotieratoms ist größer oder kleiner als das eines Atoms der ersten Materials, so dass lokale Gitterverzerrungen in dem Kristallgitter des ersten Materials in der ersten Schicht generiert werden.The volume of a doping atom is larger or smaller than that of an atom of the first material, so local  Lattice distortions in the crystal lattice of the first material generated in the first layer.

Auf der dotierten ersten Schicht wird eine zweite Schicht aus einem zweiten Materialaufgewachsen. Für die zweite Schicht wird ein zweites Material verwendet, dessen zweite Gitterkonstante ungleich ist der ersten Gitterkonstante des ersten Materials. Das erste Material und das zweite Material sind derart eingerichtet, dass sich bei auf der ersten Schicht aufgewachsener zweiten Schicht in der zweiten Schicht Quanten-Dots ausbilden.A second layer is formed on the doped first layer grown up on a second material. For the second shift a second material is used, the second The lattice constant is not equal to the first lattice constant of the first material. The first material and the second material are set up in such a way that at the first Layer grown second layer in the second layer Form quantum dots.

Beispielsweise bei einer Konzentration von 1% der Dotieratome bezogen auf die jeweils relevanten Gitterplätze der III- Halbleiterelemente als Dotieratome wie beispielsweise Bor oder der V-Halbleiterelemente als Dotieratome wie beispielsweise Stickstoff, haben die erzeugten Verzerrungszentren in der ersten Schicht einen mittleren Abstand von 10 Gitterkonstanten.For example at a concentration of 1% of the doping atoms based on the relevant grid positions of the III- Semiconductor elements as doping atoms such as boron or the V semiconductor elements as doping atoms such as for example nitrogen, have the generated Distortion centers in the first layer have a middle one Distance of 10 lattice constants.

Entsprechend einer Flächendichte von Verzerrungszentren von ca. 6 × 1012 cm-2 würde für den Fall, dass sich an jedem dieser Verzerrungszentren ein Quanten-Dot ausbildet, was in der Praxis nicht vollständig zu erwarten ist, da dieser ab und zu aufgrund der statistischen Verteilung der erzeugten Verzerrungszentren zu dicht beieinander liegen, die Dichte der Quanten-Dots gegenüber den bisher erreichten Werten von maximal 1011 cm-2 um mehr als eine Größenordnung erhöhen.Corresponding to a surface density of distortion centers of approx. 6 × 10 12 cm -2 in the event that a quantum dot is formed at each of these distortion centers, which cannot be fully expected in practice, since this occasionally occurs due to the statistical Distribution of the generated distortion centers are too close together, increase the density of the quantum dots by more than an order of magnitude compared to the previously achieved values of a maximum of 10 11 cm -2 .

Weitere Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass die Erfindung bereits für eine einzelne Atomlage von Quanten-Dots in der zweiten Schicht 105 funktioniert bzw., insbesondere, dass keine störende Zwischenschicht, wie gemäß dem Stand der Technik mehr erforderlich ist.Further advantages of the invention can be seen in the fact that the invention already works for a single atomic layer of quantum dots in the second layer 105 or, in particular, that no interfering intermediate layer, as is required in the prior art, is required.

Durch die Erfindung wird es somit anschaulich möglich, die Dichte der zu bildenden Quanten-Dots in einer Schicht auf einfache Weise zu steuern, d. h. bei Bedarf zu verringern oder zu vergrößern.The invention thus clearly makes it possible to Density of the quantum dots to be formed in a layer  easy way to control d. H. to decrease if necessary or to enlarge.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im weiteren näher erläutert.Embodiments of the invention are in the figures shown and are explained in more detail below.

Es zeigenShow it

Fig. 1A bis 1C eine Skizze von zwei aufeinander aufgewachsenen Schichten, anhand derer zu verschiedenen Zuständen während des Herstellungsverfahrens das Prinzip, das dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zugrunde liegt, dargestellt wird; FIGS. 1A to 1C is a sketch of two successive layers grown, those based on various states during the manufacturing process, the principle underlying the embodiment of the invention is represented;

Fig. 2A bis 2G Querschnitte durch ein Halbleiterlaserelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verschiedenen Zuständen während dessen Herstellung. Figs. 2A to 2G are cross sections through a semiconductor laser element according to an embodiment of the invention at various states during its manufacture.

Fig. 1A zeigt eine erste Metallschicht 101 aus einem ersten Material, gemäß diesem Ausführungsbeispiel aus Aluminium- Nitrid. Fig. 1A shows a first metal layer 101 of a first material according to this embodiment of aluminum nitride.

Wie in Fig. 1B dargestellt ist, werden in das Kristallgitter aus Aluminium-Nitrid der ersten Schicht 101 Dotieratome, gemäß diesem Ausführungsbeispiel Bor-Atome 103, in das Metallgitter eingebracht, so dass die Bor-Atome einzelne Aluminium-Atome des ersten Materials in dem Kristallgitter ersetzen.As shown in FIG. 1B, doping atoms, according to this exemplary embodiment boron atoms 103 , are introduced into the metal lattice in the aluminum nitride crystal lattice of the first layer 101 , so that the boron atoms individual aluminum atoms of the first material in the Replace crystal lattice.

Die Dotieratome 103 werden in einer Konzentration von 1% bezogen auf die jeweils relevanten Gitterplätze der Aluminium-Atome in der ersten Schicht 101 eingebracht, was in Fig. 1B durch Pfeile 102 symbolisiert ist. The doping atoms 103 are introduced in a concentration of 1% based on the relevant lattice positions of the aluminum atoms in the first layer 101 , which is symbolized in FIG. 1B by arrows 102 .

Die somit eingebrachten, d. h. dotierten Dotieratome 104 in der nunmehr dotierten ersten Schicht 101 dienen als lokale Verzerrungszentren zur Bildung der im weiteren erläuterten Quanten-Dots in einer zweiten Schicht 105, die auf die erste Schicht 101 mit den Dotieratomen 104 aufgewachsen wird.The thus introduced, ie doped, doping atoms 104 in the now doped first layer 101 serve as local distortion centers for forming the quantum dots explained below in a second layer 105 , which is grown on the first layer 101 with the doping atoms 104 .

Als zweites Material für die zweite Schicht 205 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel Gallium-Nitrid verwendet.According to this exemplary embodiment, gallium nitride is used as the second material for the second layer 205 .

Aufgrund des oben beschriebenen Prinzips bilden sich in der zweiten Schicht 105 Quanten-Dots aus, die insbesondere für einen Halbleiterlaser vorteilhaft eingesetzt werden können (vgl. Fig. 1C).Based on the principle described above, 105 quantum dots form in the second layer, which can be used advantageously, in particular, for a semiconductor laser (cf. FIG. 1C).

Somit ist ein Halbleiterbauelement 100 gebildet.A semiconductor component 100 is thus formed.

In Fig. 2A ist im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Silizium-Substrat 201 mit n-dotiertem Silizium dargestellt. FIG. 2A shows a silicon substrate 201 with n-doped silicon as part of a second exemplary embodiment of the invention.

Auf dem Substrat 201 ist eine erste Schicht 202 aus n- dotiertem Aluminiumn-Gallium1-n-Arsenid mit 0 ≦ n ≦ 1 aufgewachsen in einer Dicke von ungefähr 400 µm.A first layer 202 of n-doped aluminum n- gallium 1-n- arsenide with 0 ≦ n ≦ 1 is grown on the substrate 201 with a thickness of approximately 400 μm.

Bei beiden Ausführungsbeispielen wird zum Aufwachsen der einzelnen Schichten das sogenannte Verfahren der Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy, MBE) eingesetzt.In both embodiments, the individual layers the so-called process of Molecular beam epitaxy (MBE) used.

Bei der Molekularstrahlepitaxie erfolgt die Schichtabscheidung durch eine Art kristalline Kondensation von Atomstrahlen oder Molekülstrahlen auf einer Substratoberfläche.In molecular beam epitaxy, this takes place Layer deposition through a kind of crystalline condensation of atomic rays or molecular rays on one Substrate surface.

Die Atomstrahlen werden erzeugt, indem hochreine Ausgangsmaterialien, jeweils entsprechend der aufzuwachsenden Schicht, in einer Reinheit von üblicherweise mindestens 99,999% in einer Ofenzelle verdampft werden.The atomic rays are generated by high purity Starting materials, each in accordance with the growing up  Layer, in a purity of usually at least 99.999% can be evaporated in an oven cell.

Über die Temperatur der entsprechenden Ofenzelle kann der Teilchenfluss und damit das Aufwachsen der einzelnen Elemente und somit das Bilden der jeweiligen aufzuwachsenden Schicht gesteuert werden.About the temperature of the corresponding furnace cell, the Particle flow and thus the growth of the individual elements and thus the formation of the respective layer to be grown to be controlled.

Durch das Mischen verschiedener Atomstrahlen können stöchiometrische Verbindungshalbleiter, wie die oben dargestellten Legierungen, erzeugt werden.By mixing different atomic beams you can stoichiometric compound semiconductors like the ones above Alloys shown are generated.

Die n-dotierte Aluminiumn-Gallium1-n-Arsenid-Schicht 202 wird mit Stickstoff-Atomen 204 als Dotieratome dotiert mit einer Konzentration von ungefähr 1%, symbolisiert in Fig. 2B durch Pfeile 203.The n-doped aluminum n- gallium 1-n- arsenide layer 202 is doped with nitrogen atoms 204 as doping atoms with a concentration of approximately 1%, symbolized in FIG. 2B by arrows 203 .

Somit werden nach erfolgter Dotierung die Dotieratome 204 in der N-dotierten Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht 202 "eingebaut" (vgl. Fig. 2C).Thus, after the doping has taken place, the doping atoms 204 are “built in” in the N-doped aluminum gallium arsenide layer 202 (cf. FIG. 2C).

Wie in der Fig. 2D gezeigt ist, ist auf der mit den eingebauten, d. h. dotierten Dotieratomen 205 n-dotierten Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht 202 eine weitere Schicht, gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Gallium-Arsenid-Schicht 206 aufgewachsen der Dicke von ungefähr 0,5 µm.As shown in FIG. 2D, a further layer is grown on the aluminum gallium arsenide layer 202 n-doped with the built-in, ie doped doping atoms 205 , according to this exemplary embodiment a gallium arsenide layer 206 having a thickness of approximately 0.5 µm.

Aufgrund der durch die dotierten Dotieratome 205 erzeugten lokalen Gitterverzerrungen bilden sich in deren Nähe Quanten- Dots 207 in der Gallium-Arsenid-Schicht 206 aus.Due to the local lattice distortions generated by the doped doping atoms 205 , quantum dots 207 are formed in the gallium arsenide layer 206 in the vicinity thereof.

In einem weiteren Schritt wird eine den aktiven Bereich des zu bildenden Halbleiterlasers bildende Indiums-Gallium1-s- Arsenid-Schicht 208 mit 0 ≦ s ≦ 1 aufgewachsen.In a further step, an indium s -Gallium 1-s - arsenide layer 208 forming the active region of the semiconductor laser to be formed is grown with 0 ≦ s ≦ 1.

Die Indiums-Gallium1-s-Arsenid-Schicht 208 weist eine Dicke von 0,05 µm auf. The indium s gallium 1 s arsenide layer 208 has a thickness of 0.05 μm.

Auf der Indiums-Gallium1-s-Arsenid-Schicht 208 wird eine weitere Gallium-Arsenid-Schicht 209 der Dicke 0,15 µm aufgewachsen (vgl. Fig. 2F).Another gallium arsenide layer 209 with a thickness of 0.15 μm is grown on the indium s- gallium 1- arsenide layer 208 (cf. FIG. 2F).

Wie Fig. 2G zu entnehmen ist, wird auf der weiteren Gallium- Arsenid-Schicht 209 eine p-dotierte Aluminium-Gallium- Arsenid-Schicht 210 der Dicke von ungefähr 0,5 µm aufgewachsen.As can be seen in FIG. 2G, a p-doped aluminum gallium arsenide layer 210 with a thickness of approximately 0.5 μm is grown on the further gallium arsenide layer 209 .

In einem letzten Schritt (vgl. Fig. 2H) wird eine p-dotierte Gallium-Arsenid-Schicht 211 aufgewachsen.In a last step (see FIG. 2H), a p-doped gallium arsenide layer 211 is grown.

Die auf diese Weise und in Fig. 2H dargestellte Schichtenfolge bildet ein Halblelterlaserelement 200.The layer sequence shown in this way and in FIG. 2H forms a half-laser element 200 .

Alternativ kann anstelle der Gallium-Arsenid-Schichten 209 und 206 jeweils eine Schicht aus Indiumt-Gallium1-t-Arsenidu- Nitrid1-u (IntGa1-tAsuN1-u) eingesetzt werden. Alternatively, a layer of indium t- gallium 1-t- arsenide u - nitride 1-u (In t Ga 1-t As u N 1-u ) can be used instead of the gallium arsenide layers 209 and 206 .

In diesem Dokument ist folgende Veröffentlichung zitiert:
[1] A. R. Kovsh et. al., Molecular beam epitaxy (MBE) growth of composite (In, Al)As/(In, Ga)As vertically coupled quantum dots and their application in injection lasers, Journal of Crystal Growth, Vol. 201/202, S. 1117-1120, 1999. The following publication is cited in this document:
[1] AR Kovsh et. al., Molecular beam epitaxy (MBE) growth of composite (In, Al) As / (In, Ga) As vertically coupled quantum dots and their application in injection lasers, Journal of Crystal Growth, Vol. 201/202, p. 1117 -1120, 1999.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100

Halbleiterbauelement
Semiconductor device

101101

Erste Schicht
First layer

102102

Pfeil
arrow

103103

Dotieratom
dopant

104104

"Eingebautes" Dotieratom
"Built-in" doping atom

105105

Zweite Schicht
Second layer

106106

Quanten-Dot
Quantum Dot

200200

Halbleiterlaserelement
Semiconductor laser element

201201

Silizium-Substrat
Silicon substrate

202202

N-dotierte Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht
N-doped aluminum gallium arsenide layer

203203

Pfeil
arrow

204204

Bor-Atom
Boron atom

205205

In n-dotierte Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht "eingebautes" Dotieratom
Doping atom "built-in" in n-doped aluminum gallium arsenide layer

206206

Gallium-Arsenid-Schicht
Gallium arsenide layer

207207

Quanten-Dot
Quantum Dot

208208

Indium-(Gallium)-Arsenid-Schicht
Indium (gallium) arsenide layer

209209

Gallium-Arsenid-Schicht
Gallium arsenide layer

210210

P-dotierte Aluminium-Gallium-Arsenid-Schicht
P-doped aluminum gallium arsenide layer

211211

P-dotierte Gallium-Arsenid-Schicht
P-doped gallium arsenide layer

Claims (12)

1. Halbleiterbauelement,
mit einer ersten Schicht aus einem ersten Material mit einer ersten Gitterkonstante,
bei dem das erste Material mit Dotieratomen dotiert ist, wobei das Volumen eines Dotieratoms größer oder kleiner ist als das eines Atoms des ersten Materials, und
mit einer auf der ersten Schicht aufgewachsenen zweiten Schicht aus einem zweiten Material mit einer zweiten Gitterkonstante, die ungleich der ersten Gitterkonstante ist,
wobei das erste Material und das zweite Material derart eingerichtet sind, dass sich bei auf der ersten Schicht aufgewachsener zweiten Schicht in der zweiten Schicht Quantendots ausbilden.1. semiconductor component,
with a first layer of a first material with a first lattice constant,
in which the first material is doped with doping atoms, the volume of a doping atom being greater or smaller than that of an atom of the first material, and
with a second layer of a second material that has grown on the first layer and has a second lattice constant that is not equal to the first lattice constant,
the first material and the second material being set up such that quantum dots form in the second layer when the second layer is grown on the first layer. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Aluminiumn-Gallium1-n-Arsenid mit 0 ≦ n ≦ 1, aufweist, und
bei dem das zweite Material Indium-Arsenid oder Gallium- Antimonid aufweist.2. The semiconductor component as claimed in claim 1,
in which the first material has aluminum n- gallium 1-n- arsenide with 0 ≦ n ≦ 1, and
in which the second material comprises indium arsenide or gallium antimonide. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Aluminium-Nitrid aufweist, und
bei dem das zweite Material Gallium-Nitrid aufweist.3. The semiconductor component according to claim 1,
in which the first material comprises aluminum nitride, and
in which the second material has gallium nitride. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Aluminiump-(Galliumq-Bor1-q)1-p-Nitrid mit 0 ≦ p ≦ 1 und mit 0 ≦ q ≦ 1 aufweist, und
bei dem das zweite Material Indiumv-Gallium1-v-Nitrid mit 0 ≦ v ≦ 1 aufweist.4. The semiconductor component according to claim 1,
in which the first material has aluminum p - (gallium q -Bor 1-q ) 1-p -nitride with 0 ≦ p ≦ 1 and with 0 ≦ q ≦ 1, and
where the second material has indium v gallium 1 v nitride with 0 ≦ v ≦ 1. 5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Indiumr-Gallium1-r-Phosphid mit 0 ≦ r ≦ 1 aufweist, und
bei dem das zweite Material Indium-Phosphid aufweist.5. The semiconductor device according to claim 1,
in which the first material has indium r -gallium 1-r -phosphide with 0 ≦ r ≦ 1, and
in which the second material has indium phosphide. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Gallium-Antimonid aufweist, und
bei dem das zweite Material Indium-Antimonid aufweist.6. The semiconductor component according to claim 1,
in which the first material has gallium antimonide, and
in which the second material has indium antimonide. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
bei dem das erste Material Zink-Selenid aufweist, und
bei dem das zweite Material Cadmium-Selenid aufweist.7. The semiconductor component according to claim 1,
in which the first material comprises zinc selenide, and
in which the second material has cadmium selenide. 8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Dotieratome Indium und/oder Thallium sind.8. Semiconductor component according to one of claims 1 to 7, in which the doping atoms are indium and / or thallium. 9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Konzentration der Dotieratome in der ersten Schicht ungefähr 1% beträgt.9. Semiconductor component according to one of claims 1 to 8, where the concentration of the doping atoms in the first Layer is approximately 1%. 10. Halbleiterlaser mit einem Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9.10. Semiconductor laser with a semiconductor component according to one of claims 1 to 9. 11. Halbleiterlaser nach Anspruch 10, mit mindestens einem Reflektorelement in dem aktiven Bereich des Halbleiterlasers.11. The semiconductor laser according to claim 10, with at least one reflector element in the active area of the semiconductor laser. 12. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements,
bei dem eine erste Schicht aus einem ersten Material, wobei das erste Material in der ersten Schicht eine erste Gitterkonstante aufweist, mit vorgegebenen Dotieratomen dotiert wird, wobei das Volumen eines Dotieratoms größer oder kleiner ist als das eines Atoms des ersten Materials, und
bei dem auf der dotierten ersten Schicht eine zweite Schicht aus einem zweiten Material aufgewachsen wird, wobei das zweite Material in der zweiten Schicht eine zweite Gitterkonstante aufweist, die ungleich der ersten Gitterkonstante ist,
wobei das erste Material und das zweite Material derart eingerichtet sind, dass sich bei auf der ersten Schicht aufgewachsener zweiten Schicht in der zweiten Schicht Quantendots ausbilden.12. A method for producing a semiconductor component,
in which a first layer made of a first material, the first material in the first layer having a first lattice constant, is doped with predetermined doping atoms, the volume of a doping atom being larger or smaller than that of an atom of the first material, and
in which a second layer of a second material is grown on the doped first layer, the second material in the second layer having a second lattice constant that is not equal to the first lattice constant,
the first material and the second material being set up such that quantum dots form in the second layer when the second layer is grown on the first layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005057253A1 (en) * 2005-11-29 2007-06-06 Universität Bremen Method for producing a semiconductor component

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19819259A1 (en) * 1998-04-29 1999-11-04 Max Planck Gesellschaft Semiconductor used as optoelectronic element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19819259A1 (en) * 1998-04-29 1999-11-04 Max Planck Gesellschaft Semiconductor used as optoelectronic element

Non-Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BIMBERG, D. *
BIMBERG, D.: Selbstordnende Quantenpunkte: Vom Festkörper zum Atom. In: Phys.Bl., Vol. 53, No. 6, 1997, S. 517-522 *
GRUNDMANN, M. *
KOVSH, A.R. *
MUKAI, K. *
u.a.: 1.3.-mum CW Lasing of InGaAs-GaAs Quantum Dots at Room Temperature with a Threshold Current of 8 mA. In: IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 11, No. 10, 1999, S. 1205-1207 *
u.a.: 3.5 W CW operation of quantum dot laser. In: Electronics Letters, Vol. 35, No. 14, 1999, S. 1161-1163 *
u.a.: Continuous-Wave Operation of Long-Wavelength Quantum-Dot Laser on a GaAs Substrate. In: IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 11, No. 11, 1999, S. 1345-1347 *
u.a.: InGaAs-GaAs Quantum-Dot Lasers. In: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 3, No. 2,1997,S.196-205 *
u.a.: Neuartige Halbleiterlaser auf der Basis von Quantenpunkten. In: Laser und Optoelektronik, Vol. 30, No. 3, 1998, S. 70-77 *
ZHUKOV, A.E. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005057253A1 (en) * 2005-11-29 2007-06-06 Universität Bremen Method for producing a semiconductor component

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