Teilprojekt A2 "Lineare Stressorstrukturen" im Sonderforschungsbereich 787: "Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente" (Sprecherhochschule TU Berlin)

Das Projekt zielt darauf ab, den Ansatz der vergrabenen Schichten für die Herstellung von (1) Streifen von InGaAs-basierten Trägerlokalisierungsschichten für neuartige photonische Bauelemente und (2) einzelnen ortskontrollierten langwelligen QDs für die faserbasierte Quantenkommunikation bei Telekommunikationswellenlängen weiterzuentwickeln; außerdem werden (3) Bauelement-Heterostrukturen für andere CRC-Projekte entwickelt und gezüchtet.

[Aktive Wellenleiterstrukturen mit einer hohen Dichte von Stranski-Krastanow-Quantenpunkten (SK QDs) und Sub-Monolayer (SML)-Ablagerungen, die in linearen Arrays angeordnet sind, werden entwickelt. Ziel ist die Herstellung von effizienten kantenemittierenden Bauelementen, LD/SOA auf der Basis von SK QDs und SML-Abscheidungen sowie Wellenleiter-Photodetektoren mit SK QDs unter Verwendung von Einzel- und Mehrfachschichten mit stressorinduzierter Streifenbildung - angepasst an den optischen Modus. Der aktive Bereich dieser Bauelemente wird daher unter Verwendung einer selbstausrichtenden Ortskontrolle entweder von Quantenpunkten oder SML-Abscheidungen hergestellt.

Die Vorteile des Ansatzes der vergrabenen Belastung für Steghohlleiter sind:

[Das aktive low-Eg-Medium ist vertikal und lateral in eine high-Eg-Matrix eingebettet [Die Strukturen werden in einem selbstausrichtenden Bottom-up-Verfahren hergestellt, ohne Nachbearbeitung
• Geringe Absorptionsverluste, laterale Indexführung, geringes Rauschen (bei Detektoranwendungen)

[Einzelne ortskontrollierte langwellige InGaAs-QDs werden für Einzelphotonenquellen entwickelt, die bei Telekommunikationswellenlängen arbeiten. Der Ansatz wird das erfolgreiche CRC-Phase-2-Konzept der vergrabenen Stressoren und zusätzliche Wege für die Rotverschiebung der Emission wie QD-Reifung und SRL-Überwachsen anwenden.
Die Epitaxie für energieeffiziente VCSELs mit hoher Bandbreite auf der Grundlage von SK-QDs, QWs und SML-Strukturen, die im Projekt C1 entwickelt wurden, wird ebenfalls durchgeführt werden. Die Bauelemente werden für den Betrieb bei einer Emissionswellenlänge von 980 bis 1240 nm ausgelegt, die für Anwendungen im Nahbereich und für die Silizium-Photonik erforderlich ist. Darüber hinaus wird A2 die Epitaxie von Heterostrukturen mit selbstorganisierten InGaAs-QDs durchführen, die im Spektralbereich von 900-980 nm für deterministische Ein-Photonen-Bauelemente und integrierte Wellenleiterstrukturen in C12 emittieren.

Teilprojekt A2 "Lineare Stressorstrukturen" im Sonderforschungsbereich 787: "Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente" (Sprecherhochschule TU Berlin)

The project aims at the advancement of the buried-stressor approach for fabricating (1) stripes of InGaAs- based carrier-localization layers for novel photonic devices and (2) single site-controlled long-wavelength QDs for fiber based quantum communication at telecom wavelengths; in addition, (3) device heterostructures will be developed and grown for other CRC projects.

1. Active waveguide structures with a high density of Stranski-Krastanow quantum dots (SK QDs) and sub- monolayer (SML) depositions aligned in linear arrays will be developed. Target is the fabrication of efficient edge-emitting devices, LD/SOA based on SK QDs and SML depositions, and waveguide photodetectors with SK QDs, employing single and multiple layers of stressor-induced stripe formation - adapted to the optical mode. The active region of these devices hence shall be fabricated employing a self-aligned site control of either quantum dots or SML depositions.

Benefits of the buried-stressor approach for ridge-waveguide devices are:

• The active low-Eg medium is vertically and laterally embedded in a high-Eg matrix
• The structures are fabricated in a self-aligned bottom-up approach, without post-growth processing
• Low absorption losses, lateral index guiding, low noise (in detector applications)

 Single site-controlled long-wavelength InGaAs QDs will be developed for single-photon sources operating at telecom wavelengths. The approach will apply the successful CRC phase-2 concept of buried stressors and additional pathways for emission red-shift like QD ripening and SRL overgrowth.
Epitaxy for energy-efficient high-bandwidth VCSELs based on SK-QDs, QWs, and SML structures pro- cessed in project C1 will also be performed. Devices will be designed for operation at 980 to 1240 nm emission wavelength required for short-range applications and silicon photonics. Furthermore, A2 will perform epitaxy of heterostructures with self-assembled InGaAs QDs emitting in the 900-980 nm spectral range for deterministic single-photon devices and integrated waveguide structures in C12.