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Advanced GeSn/SiGeSn Group IV Heterostructure Lasers

Authors :
Dan Buca
Thibaud Denneulin
Peter Zaumseil
Siegfried Mantl
Detlev Grützmacher
Jean-Michel Hartmann
Thomas Schröder
Nils von den Driesch
Zoran Ikonic
Giovanni Capellini
Ivan Povstugar
Hans Sigg
Daniela Stange
Denis Rainko
Forschungszentrum Jülich GmbH | Centre de recherche de Juliers
Helmholtz-Gemeinschaft = Helmholtz Association
Innovations for High Performance Microelectronics (IHP)
Roma Tre University
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
University of Leeds
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI)
Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Paul Scherrer Institute (PSI)
von den Driesch, Nil
Stange, Daniela
Rainko, Deni
Povstugar, Ivan
Zaumseil, Peter
Capellini, Giovanni
Schröder, Thoma
Denneulin, Thibaud
Ikonic, Zoran
Hartmann, Jean-Michel
Sigg, Han
Mantl, Siegfried
Grützmacher, Detlev
Buca, Dan
Università degli Studi Roma Tre = Roma Tre University (ROMA TRE)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Advanced Science, Advanced Science, Wiley Open Access, 2018, 5 (6), pp.1700955. ⟨10.1002/advs.201700955⟩, Advanced science 5(6), 1700955 (2018). doi:10.1002/advs.201700955, Advanced Science, 2018, 5 (6), pp.1700955. ⟨10.1002/advs.201700955⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

International audience; Growth and characterization of advanced group IV semiconductor materials with CMOS-compatible applications are demonstrated, both in photonics. The investigated GeSn/SiGeSn heterostructures combine direct bandgap GeSn active layers with indirect gap ternary SiGeSn claddings, a design proven its worth already decades ago in the III-V material system. Different types of double heterostructures and multi-quantum wells (MQWs) are epitaxially grown with varying well thicknesses and barriers. The retaining high material quality of those complex structures is probed by advanced characterization methods, such as atom probe tomography and dark-field electron holography to extract composition parameters and strain, used further for band structure calculations. Special emphasis is put on the impact of carrier confinement and quantization effects, evaluated by photoluminescence and validated by theoretical calculations. As shown, particularly MQW heterostructures promise the highest potential for efficient next generation complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)-compatible group IV lasers.

Details

Language :
English
ISSN :
21983844
Database :
OpenAIRE
Journal :
Advanced Science, Advanced Science, Wiley Open Access, 2018, 5 (6), pp.1700955. ⟨10.1002/advs.201700955⟩, Advanced science 5(6), 1700955 (2018). doi:10.1002/advs.201700955, Advanced Science, 2018, 5 (6), pp.1700955. ⟨10.1002/advs.201700955⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....543c26eb2fe1a3b2c70beb3fa53f4200
Full Text :
https://doi.org/10.1002/advs.201700955⟩