Рост гетероструктур AlGaN:Si брегговских зеркал для спектрального диапазона, соответствующего зеленой люминесценции

Полупроводниковые лазеры синего и ближнего УФ диапазонов спектра на прямых оптическихпереходах между зоной проводимости и валентной зоной в активном слое активно используются вомногих областях науки и техники. Однако продвижение в диапазон длин волн 500-550 нм,соответствующей максимальной чувствительности человеческого глаза, сопряжено с труднорешаемыми фундаментальными и технологическими проблемами. Альтернативным путем являетсяиспользование оптических переходов через уровни дефектов в широкозонном (с регулируемойшириной запрещённой зоны в диапазоне 3.4 – 6.2 эВ) твердом растворе AlxGa1-xN, сильнолегированном донорами. Широкий спектр излучения дефектов в AlxGa1-xN дает основание длясоздания источников света от сине-зеленого до ближнего инфракрасного диапазона спектра(практически весь видимый диапазон) и лазеров с уникальными параметрами – с перестраиваемойдлиной волны в широком диапазоне длин волн и частот (до 500ТГц). Для исследования эффектовусиления спонтанного излучения и возможности получения лазерной генерации необходимыструктуры с резонаторами. В предыдущих работах зеркалами резонатора являлись сколотыеповерхности структуры. Распределённые брэгговские отражатели (брэгговские зеркала) позволяютотражать световые волны с гораздо более узкой полосой отражения и большим коэффициентомотражения, чем зеркала, полученные путём скола торцов лазеров. В данной работе представленырезультаты роста гетероструктур AlGaN:Si с брегговскими зеркалами для спектрального диапазона,соответствующего зеленой люминесценции.Для отработки роста гетероструктурAlGaN:Si с брегговскими зеркалами былавыращена структура с одним брегговскимзеркалом с отражением 50%. Гетороструктурасостояла из буферного слоя AlN толщинойоколо 200нм, брегговского зеркалаAl0,28Ga0,72N/GaN и активного слояAl0,62Ga0,38N:Si толщиной 640нм. Ростбуферного слоя AlN производился послепроцесса нитридизации, оптимизация условийкоторого позволяет выращивать слои AlN сгладкой морфологией поверхности безинверсионных доменов азотной полярности.Легирование активного слоя осуществлялосьгазовым источником с 0.7% силаном (SiH4),разбавленным в азоте (N2). Структура самогобрегговского зеркала состояла из 16 периодовчередующихся слоёв Al0,28Ga0,72N/GaN. Для измерения спектра отражения использовалась 30-ваттнаядейтериевая лампа. Фотолюминесценция (ФЛ) возбуждалась He-Cd лазером (длина волны 325 нм) и4-ой гармоникой импульсного Nd:YLF лазера (длина волны 263 нм, длительность импульсов 5 нс,частота повторений 1 кГц).Измерение спектра отражения сформированного брэгговского зеркала путём засветки со сторонысапфировой подложки показало усиление 4, 3 и 2 раза для длин волн 475нм, 500нм, 525нм (см.Рисунок). При заданном содержании Al энергетическое положение максимума интенсивной полосыФЛ составляет 500 нм, что соответствует зеленому спектральному диапазону. При возбуждении ФЛ слицевой стороны данный образец продемонстрировал усиление излучения активного слоя на длиневолны 500нм.