Гетероэпитаксиальные структуры InAlGaAs/InAlAs для электрооптического модулятора на основе квантово-размерного эффекта Штарка / Гуляев Д.В., Дмитриев Д.В., Торопов А.И., Валишева Н.А., Царев А.В., Колосовский Е.А., Федюхин Л.А., Горчаков А.В., Журавлев К.С

В данной работе изучены свойства гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) InAlGaAs/InAlAs наподложке InP для новой версии электрооптического модулятора на основе квантово-размерногоэффекта Штарка. Особенностью предлагаемой конструкции модулятора является размещение слоя изнескольких InAlGaAs квантовых ям над толстым буферным слоем In0.52Al0.48As с показателемпреломления, превышающим показатель преломления подложки InP. В этом случае слоймножественных квантовых ям остается волноводным и в нем формируется основная оптическая модас небольшим сечением. Оптическая мода во втором волноводе, сформированном из буферного слояIn0.52Al0.48As, характеризуется гораздо большим поперечным сечением, что может обеспечить удобноесоединение с оптическим волокном [1].При выращивании гетероструктур методом молекулярно-лучевой эпитаксии были отработаныусловия роста четырехкомпонентного твердого раствора InGaAlAs с кристаллической решеткойсогласованной с (001) InP подложкой, и определены оптимальные условия роста для каждого слояГЭС. В результате были получены гетероструктуры с концентрацией дефектов на поверхности неболее 500 на см2, что достаточно для создания на их основе интегрированных оптическихмодуляторов.Методом фотолюминесценции изучено влияниесостава и толщины слоев множественных квантовых ямIn0.53Ga0.47XAl0.47(1-X)As/In0.52Al0.48As на величину эффектаШтарка. Величина электрооптического эффекта,определенная из изменения коэффициента отражения рполяризованного излучения вблизи угла Брюстера нарабочей длине волны модулятора 1.55 мкм, составила длянапряжения в 2-3 Вольт порядка n ~ 0.01 в исследованныхГЭС. Такой электрооптический эффект вполне достаточендля реализации на основе InGaAlAs ГЭС модулятора МахаЦендера. Помимо этого, для всех слоев ГЭС, различающихсясоставом и уровнем легирования установлены вещественнаяи мнимая часть коэффициента преломления. Проведено сравнение полученных данных с даннымимоделирования и выбрана оптимальная конструкция структуры для создания на ее основеоптического модулятора InP.Полученные ГЭС использованы для отработки и изучения особенностей технологииизготовления оптического модулятора с применением разработанных режимов формированияволновода (в разрядной плазме в ВCl3), планаризации поверхности и металлизации омическихконтактов с соответствующими слоями ГЭС на основе композиций Ge/Au/Ni/Au и Ti/Au.