Kavitätsfotodetektoren mit einstellbarer Resonanz und hoher Finesse.

Transkript

1 Kavtätsfotodttor mt stllbarr Rsoaz ud hohr Fss. Vorschau: Hoh Gschwdgt, hoh äußr Quatzz, schmal stral brt ud d Flxbltät b dr Eolug vo Strahlug mach Rsoat Kavtätsfotodttor (RECAP s) zu gut Kaddat für Tlommuatosawdug. I dsm Par stll wr aalytsch Brchugsgrudlag für d Gstaltug vo RECAP s vor mt schmal stral brt ud hoh Quatwrugsgrad. Wr zg auch xrmtll Ergbss auf für RECAP s b r Wllläg vo λ,3µm mt r shr schmal stral Atwort. D Absorto fdt r dü Schcht vo I.53 Ga.47 As r IP- Kavtät statt. D IP- - Strutur st wafrvrbud zu r Hochrfltvtäts- GaAs/AlAs- Vrtlwllläg- Bragg- Rfltor. D obr Sgl bsth aus dr Paar s ZS/CaF - Vrtlwllläg- Stal (QWS). So wrd stral brt vo,8m gwo mt r äußr Quatzz vo 48%. Wr mach auch dutlch, dass d stral Rato durch maßgschdrt Aassug dr obrst Schcht dr Mroavtät rrcht wrd a. D gfud Ergbss vrglch sch gut mt d ausführlch Smulato, abgltt aus d aalytsch Ausdrüc s haslar Bragg- Rfltors mt Hlf dr Trasfr- Matrx- Mthod. Eführug: Jds otsch Glasfasr- Tlommuatos- Systm rfordrt Hochgschwdgtsfotodttor, d dr ag sd m Umfld vo agwll zu orr. Mt dr zuhmd Bdutug ds Wllläg- Dvso- Multlxg WDM, sd zw zusätzlch Mrmal für Fotodttor rwüscht, w d Wlllägsltvtät ud dss Estllbart. Kovtoll - Fotodod sd chtggt Kaddat für solch Systm wg hrr brt Wlllägrato ud d bat drg Gschwdgtszz. Wllübrwacht Fotodttor bt attratv Vortl dr hoh Gschwdgt mt hohr Quatzz, ws jdoch brt Rsoaz auf ud vrlag Radolug. RECAP s sd attratv Altratv, da s hoh Quatzz zusamm mt hoh Gschwdgt ud schmal stral brt aufws. E tyschr RECAP bstht aus r dü trssch absorbrd Schcht r Fabry- Prot- Kavtät, dr äg dr Rgl ur g Wllläg brt st. D Erhöhug ds otsch Flds folg dr Kavtät st Grud dr hoh Absorto rhalb dr dü Schcht. E Quatausbut vo % st r thortsch möglch b otmrt RECAP's mt Hochrfltvtätssgl ud r shr dü Absortosschcht. Solch Fotodod ö da futor als Hochmfdlchtsfotodttor, sow als Dmultlxr. D Ralsrug vo RECAP- Strutur für d otsch chtwllltrtlommuato für drg Wlllägdämfug b,55µm odr r drg Wlllägdsrso b,3µm st tchologsch Hrausfordrug. Das GaAs/AlAs- Matralsystm a

2 cht vrwdt wrd aus Magl a Absorto b d gwüscht lag Wllläg. Das IP/IGaAsP- Systm auf dr adr St ldt utr m drg Brchugsdx, d zu schlcht Rfltvtät dr utr Sgl führt ud damt zu r schlcht ow- Q- Kavtät. E Kombato dr Vortl bdr Matralsystm d IP/IGaAs- - Fabry- Prot- Kavtät wafrvrbud wrd mt GaAs/AlAs- Sgl wurd brts vrwrlcht. Dsr Vrbud brchtt übr Fotodttor mt shr schmalr stralr brt vo ur,8m ud r äußr Quatzz vo 48%. Es wrd auch gzgt, dass d Btrbswllläg durch Barbtug dr obrst Schcht dr Mroavtät gstllt wrd a. Ds gfud Ergbss vrbar sch gut mt d rhalt Iformato aus d aalytsch Ausdrüc, abgltt übr d Aahm dr haslar Bragg- Rfltor, ausführlch smulrt dm ds auf d Matrx- Mthod übrtrag wurd. E drts Wachstum vo IP- Schcht auf GaAs- Substrat ldt utr hoh Vrstzugsrat dr IP- E- Schcht. Es hat sch gzgt, dass ds Schwrgt umgag wrd a durch d Esatz dr Wafrfuso- Tch. D Bstgug dr Vrstzug rfolgt durch atomar Umlagrug folg Glühs ds IP/GaAs- Übrgags währd dr Wafrfuso. Nur Auß- ud Radvrstzug wurd bobachtt am IP/GaAs- Übrgag ach dr Wafrfuso. Dr Burgr- Vtor aralll zum Vrbud ud d ltrosch Mägl sd rhalb vo m um dr Vrbudsstll zu fd. Es st ds otsch hoh Qualtät dr vrbud Substrat, d s rmöglcht hat d Ersatz ds Vrtlwllläg- Stals (QWS) abgstmmt auf das IP- Substrat mt m GaAs/AlAs- QWS für d Hrstllug vo hochtwclt Bautl w obrflächmttrd asr ud rsoat Fotodttor m agwlllägrgm. Folgds Par st w folgt ggldrt. Abschtt bschrbt mhrr fach, aalytsch Ausdrüc für d wchtgst Paramtr, wlch otwdg sd für d Gstaltug vo RECAP's. Ds aalytsch Ausdrüc dr hochrfltrd Vrtlwllläg- Stal- (QWS) Sgl ds Fotodttors rhält ma aus dr Übrahm dr Brchugsgrudlag vo haslar Sgl ud durch das Igorr dr Übrgagsrfltvtät a dm - - ud dm - - Übrgag dr Htrojucto- - Fotodod. Abschtt III bschrbt Hgh- Fss- RECAP dr Näh vo,3µm. D Strutur bstht aus r IP- Kavtät mt m I,53 Ga,47 As- Atl als Absortosmatral. E brt vo,8m wurd rrcht b 6m ud r Pa- Effzz vo 48%. I Abschtt IV wrd d Ergbss s Vrfahrs zur Ädrug dr Btrbswllläg s RECAP s bschrb. Gut Übrstmmug bstht zwsch dr xrmtll bobachtt Rsoaz- Pa- Posto ud d tsrchd Quatzz mt d Wrt aus d aalytsch Ausdrüc dr umfassd Trasfr- Matrx- Smulato. D Aassug dr Wllläg rfolgt übr Prozss, um d Rsoazwllläg ds RECAP s auf,3µm zustll. Nach dr Alagrug s Paars am obr S/SO - Bragg- Rfltor (DBR) wurd Quatzz vo 94% gmss mt r brt vo 4m.

3 Thortschr Htrgrud s RECAP s: E tysch RECAP- Strutur st Abbld a) zu sh. Abbld a): Dagramm s RECAP s als - Fotodod gbaut zwsch zw vrtlt Bragg- Rfltor (Dstrbutd Bragg- rflctors DBR). b) E Ersatzschaltbld b d d DBR s durch zw fst Sgl rstzt wurd. I a) st - Fotodod zu sh, d sadwchartg gschloss st zwsch zw DBR's. I dr Abbldug rfolgt dr chtfall vo ob. D Fotodttor dsm Par utz uabschtlch dotrt I,53 G,47 As- Absortosschcht ud j - Ty- ud - Ty- IP- Zwschraumschcht. Dr Sgl b dr - Ty- IP- Absortosschcht bstht aus r Rh vo abwchsld GaAs/AlAs- Schcht mt jdr Schchtdc glch r Vrtlwllläg. D chtabsorto rfolgt ur rhalb dr - Schcht (m Bld als schattrt Fläch dargstllt) vo Abbld la). D Dc (Brchugsdzs) dr -, - ud - Schcht sd gzcht als ( ), ( ) ud ( ). D Übrgagsrfltvtät m /- ud /- Übrgag sd als r ud r bzcht. W vo Ta t al. bschrb, a d Obr- ud Utrst dr DBR s rstzt wrd durch zw fst Sgl, w d Phas dr Rflxo lar Futo dr otsch Frquz st. Darübr haus, d Übrgagsrfltvtät r ud r ö gorrt wrd, w: r << o ud r << o

4 wob ud d Fldamltudrfltvtät dr obr ud utr Sgl auf dr Rsoazwllläg sd. D sch daraus rgbd glchwrtg Kavtäts- Kofgurato st Abbld b) zu sh. Mt ds Nährug a d DBR- Fabry- Prot- Kavtät rstzt wrd durch vl fachr Kavtät mt m Brchugsdx ud dr Dc,wob glt: ( + ) + + ( ) + () τ τ τ ud τ sd d Phasdrgtf d obr ud utr DBR s. Mt ds Aahm a d Quatzz s RECAP s abgltt wrd ach Ülü t al: mt η ( + ) ( ) ( ) cosθ + a) Θ Θ Θ β (b) π β λ (c) g (d) Θ st d Krshas rhalb ds Fabry- Prot- Kavtät, dr Idx st dr Rsoaz- Modus- Idx, λ ud st d Wllläg m Vauum ud dr Massabsortosozt. O ud O sd d Bträg dr Krshas für d bd "fst" Sgl. Das Maxmum dr Quatzz trtt da auf, w d Krshas m gazzahlg Vlfach vo π wchslt. Dr Ausdruc für d maxmal Effzz st da ggb durch: max ( + ) ( ) ( ) η () ( ) D Rsoazzustad, also sthd Wll, bfdt sch rhalb dr Kavtät. Dr Vorfator g dr rcht St vo (d) st otwdg um d Efft r sthd Wll zu brücschtg. D lar Aroxmato, d d tv Absortosozt rrästrt, a als Itgral ds Produts ds Massabsortosozt ud dr ltromagtsch Ergvrtlug, sow übr d Dc dr absorbrd Schcht, ormalsrt auf d ltromagtsch Ergvrtlug, tgrrt übr Prod dr sthd Wll, brcht wrd. Dr Massabsortosozt rhalb dr - Schcht g a ach folgdr Forml ortsuabhägg brcht wrd: g + s β β ( + ) ( β ) cos[ β ( + τ ) + Θ ] (3)

5 D Vorausstzug für otmal Quatzz rhält ma durch d Abltug dr Quatzzglchug utr Bachtug, dass glch Null gstzt wrd. Daraus rgbt sch folgds Ergbs: (4a) Das Otmum dr Quatzz, tsrchd dr otmal Sglrfltvtät ds obr Sgls st ggb übr (4a) ud a gzgt wrd als ( + ) ( ) ηot Für d Fall ud w (4a) rfüllt st, wrd d äußr Quatzz für d Rsoazfall η ot Wrt vo % ahm. W RECAP s gutzt wrd soll für Wllläg- Dvso- Multlx- Awdug sd wchtg Größ dr fr Stralbrch FSR, d Fss dr Kavtät ud das Übrsrchvrhälts. Dr FSR gbt d Wlllägtrbart zwsch zw bachbart Rsoazgfl a. Utr dr Aahm dr Gültgt dr haslar Aroxmato a dr FSR ährugsws durch d Glchug (5a) rmttlt wrd: (4b) FSR λ (5a) D Fss F dr Kavtät a ma da dfr Bzug auf d FSR ud dr Größ FWHM (full wdth at half maxmum) λ / ds Rsoazgfls: F FSR (5b) λ Das Übrsrchvrhälts C j s Kaals j auf d Kaal a dfrt wrd durch: C j η ( λ ) j log (5c) η( λ ) wob η(λ m ) d Quatausbut ds Fotodttors st für d Wllläg λ m. Gschloss aalytsch Ausdrüc für d FWHM- Wrt λ / ud dr Fss F dr Rsoazstz wrd sätr dr Alag hrgltt ud ö hr vorwg gomm w folgt wdrggb wrd: λ λ π ( ) (6)

6 ud F π (7) D aalytsch Ausdrüc, d dsm Abschtt vorgstllt wrd, ö vrwdt wrd, um maßgschdrt Hochfss- RECAP s hrzustll, sow zur Bstmmug dr gau Wrt, wlch otwdg sd, um d RECAP- Rsoazfrquz auf gwüscht Wllläg zustll. Zum Bsl () ud (6) wrd Abbld a) dargstllt zum Nachws dr Varato dr stral brt λ / ud dr Pazz η max s RECAP s b m utr Sgl mt 99,9% Rfltvtät als Futo dr Rfltvtät ds obr Sgls. Abbld a): Stral brt ud äußr Quatzz s RECAP s als Futo dr Rfltvtät ds obr Sgls. Dr utr Sgl bstzt fstglgt Rfltvtät hr vo 99,9%. D dr Graf rrästr dr vrschd Dc dr absorbrd I,53 Ga,47 As- Schcht. D dr vrschd Art vo Kurv wurd für dr utrschdlch absorbrd Schchtdc grrt. Dr Wrt ds tv Absortosozt ds Brchug wurd mt,6 x 4 cm - fstglgt, das tsrcht dm Absortosozt vo I,53 Ga,47 As b r Wllläg vo,3µm. Aus dm Abbld lässt sch abls, dass ma d hoh Fss rhält durch d Vrwdug r hoh Rfltvtät ds obr Sgls Vrbdug mt m hochrfltrd utr Sgl ud r dü Absortosschcht. Für maxmal Effzz sollt dahr dr obr Sgl utr otmal Kodto w Abbld 4a) gzgt, arbt. Abbld b) zgt d glch Satz a Graf ur jtzt als Futo dr utr Sglrfltvtät, utr dr Radbdgug ds Otmalzustads ds obr Sgls w 4a) vrdutlcht.

7 Abbld b): D stral brt ud d äußr Quatzz als Futo dr Rfltvtät ds utr Sgls, utr dr Bdgug dr obr Sgl s m Otmum. D Wchtgt s hochrfltrd utr Sgls um schmal stral brt zusamm mt r hoh äußr Quatzz zu rrch, rgbt sch aus dsr Abbldug. St dr Etwclug vo IP- basrd Sgl, wurd so hoh Rflxo a altratv Matral cht mhr achgws. E Ersatz a d Vrwdug vo I,53 Ga,47 As agwll- Fotodttor ud Brtbad- GaAs/AlAs- Sgl s. Zur Brchug dr Rsoazwllläg wrd d Kavtätsläg übr d - Schchtdc für Wrt dr Krshas so gstllt, w Glchug (b) vorggb, mt Wrt vo π, wob ostv gaz Zahl darstllt ud glchztg Bzchr dr Mod dr Rsoazzustäd st. D Rsoazwllläg st lar abhägg vo dr - Schchtdc, ds st dr zg Paramtr dr RECAP- Strutur, dr gädrt wrd a (zum Bsl durch ätz). Damt d Rsoazwllläg übr brts Strum stllbar st, muss d Badbrt ds utr DBR s zmlch groß s. Ds rfordrt d Vrwdug vo Halbltrmatral mt groß Brchugsdxutrschd. Das gwählt Matralsystm für ds Awdug st GaAs/AlAs- Systm, wlchs groß Brchugsdxbadwt bstzt. Da dss Matralsystm trasart st für d lag Wllläg b,3µm ud,55µm, muss dr absorbrd Tl dr Kavtät sch zusammstz aus I,53 Ga,47 As mt trasart IP- Zwschräum. D bd utrschdlch Matralsystm ö mtadr ombrt wrd durch d m Abschtt bschrb Wafrfusos- Tch. RECAP s mt schmal stral brt: Zwcs Erlagug r hoh Übrsrchdämfug st s wchtg, dass d Fotodod zur Pa- Erug shr schmal stral Atwort bstzt. Es st möglch dss Krtrum zu rfüll r RECAP, wlch aus r shr dü Absortosschcht bstht, gbaut Hoch- Fss- Kavtät. Zum Errch dsr Afordrug b lag Wllläg (zum Bsl b,3µm ud,55µm), st vlvrsrchd Strutur dr GaAs/AlAs- Sgl, tatsch auf m GaAs- Substrat aufgwachs, wafrvrbud mt r IP/IGaAs- Kavtät mt hochrfltrd, dltrsch Bragg- Rfltor DBR a dr Stz. Abbld 3 zgt ds Strutur s RECAP s mt

8 m 5- Prod- GaAs/AlAs- Bragg- Sgl, wlchr auf m GaAs- Substrat aufgwachs wurd. Abbld 3: Schchtdarstllug r RECAP- Strutur mt ausgrägt schmalr stralr brt. Dsr Sgl st wafrvrbud zu r - Strutur, bsthd aus r 5A- IGaAs- Absortosschcht mt - ud - Ty- IP- Zwschräum. Als vorbugd Maßahm, d - Prod ds gttragasst IP/IGaAsP- Sgls wurd aufgwachs am Afag s IP- Kavtät. Ds vrhdrt Fhlaassug, d möglchrws Ergbs ds Bodg- Prozsss sd, d d Qualtätsfator dr Mroavtät vrschlchtr. Allrdgs d Ebzhug dsr - Prod ds Bragg- Sgl dr IP- Strutur st mt m Rücgag ds fr Stralbrchs FSR dr Fotozll vrbud. Ds st Folg dr schll wchsld Phas, d vo d grg Dffrz dr Brchugsdzs dr IP/IGaAsP- Sgl hrrührt. Dsr Ast st Abbld 4a) ud b) grafsch dargstllt. Abbld 4a) zgt d stugsrfltvtät ud das Phasstrum s 5- Prod- GaAs/AlAs- Sgl, zusamm mt dm Absortosstrum r rsoat Kavtät, vrbud a dr Stz ds Sgls.

9 Abbld 4a): Rfltvtät, Absorto ud Phas r RECAP mt dr glch Strutur w Abbld 3 bschrb, jdoch oh d IP/IGaAsP- Schcht rhalb dr DBR- Sgl. Abbld 4b): Rfltvtät, Absorto ud Phas r RECAP mt dr glch Strutur w Abbld 3 bschrb. D Phas wchslt schllr, Grüd für ürzr Abstad zwsch d Mod. I dsm Fall fugrt dr uft- Halbltr- Übrgag als obrr Sgl. Abbld 4b) zgt d glch Satz vo Str für dr Fall, w wtr - Prod vo Vrtlwllläg- IP/IGaAsP gfügt wurd a obr Ed dr Sgl. Es st dutlch gword mt ds Zahl, dass d Phas raschr Vrädrug utrworf st für ltztr Sgl. Ds führt zu m vrmdrt fr Stralbrch FSR wlchr sch aus m Vrglch dr Absortosstr für bd Fäll rgbt. Darübr haus führt ds zu r vrrgrt Wlllägbadbrt übr dr d maxmal Rflto ds Vrtlwllläg- Stals QWS vrfügbar st. D IP- - Fotododstrutur mt m - Prod- IP/IGaAsP- Sgl a dr Obrst wrd aufgwachs durch Ndrdruc- Mtallorgasch- Gashasabschdug (MOCVD) modfzrtr Form s GS 3 UTM- Rators vo EMCOR b 6 Torr Druc. D Alylqull gstattt dvdull Drucstllug ud Tmraturotroll vrbud mt r Drucotroll- Schllschalt- Ijtosht. D Qull dr Säul III rhält grgts Trmthyldum TMI ud Trthylgallum TEGa. D Qull dr Säul V utzt %

10 Arswassrstoff ud Phosh. Grgts H wrd als Trägrgas gutzt. D tatsch ag wrd aufgwachs b 6 C auf m ()- IP-Substrat. D GaAs/AlAs- Sgl- Strutur wrd m Vara G I MBE- Systm aufgbracht. E,5µm GaAs- Puffr- Schcht wrd jdoch vor dsr Sgl- Strutur aufgwachs. D Wachstumsrat st dab für GaAs Mooschcht ro Sud (Ms - ) ud,8ms - für AlAs. E ovtoll Zll für As 4 dt als Ars- Qull. D gat Wachstumsrat ud dss Estllug sow das dgültg Wachstum wrd durchgführt b r Tmratur vo 6 C. Bm Schcht- Bodg, dr obr - Ty- Tl dr IP- Strutur wrd Kotat mt dr Obrfläch ds - Ty- GaAs/AlAs- Sgl gbracht. D Wafrvrbdug wrd durchgführt b 65 C für 5m r H Umgbug. Für d Hrstllug r robust Vrbdug wurd auf d Prob achsg Blastug agwdt. Mt dr Wafrfusos- Tch rrcht ma 3,7%- Vrhälts dr Gttrfhlr zwsch dm GaAs- ud dm IP- Krstall ud somt rbugslos ud htlch Übrgag. Nach dm Fusosrozss, das IP- Substrat wrd tlws tfrt. Ds folgt dr Etfrug dr Ätzstoschcht. D Chrom- Gold- Kotat wrd da thrmsch aufgdamft auf dr + - I,53 Ga,47 As- Kotat- Schcht. Das rfolgt ach dr Etfrug dr Kotatschcht übrall, außr dr Rgo utr dm Mtall. Msadod vo utrschdlchm Durchmssr wrd folgd gätzt r Brom- Mthaol- ösug. E Wolfram- Halog- chtqull wrd vrwdt zur Bluchtug s Gttr- Stromtr zwcs Mssug ds Fotostroms. Nach m mchasch Zrhac ds chtstrahls wrd dsr oztrrt auf Fotozll htr m Mrosoobjtv. Dr Fotostrom wrd gmss mttls oc- I- Vrstärr, wob d PP- Schlf mt dm Rfrzsgal aus obg gat Zrhacr vrsorgt wrd. D stral Auflösug dss Msssystm a mt twa m gmttlt wrd. Abbld 5 zgt das Fotostrom- Strum s RECAP s mt r Sturug übr d obr Sgl am IP/uft- Übrgag. Abbld 5: D gmss Quatzz s RECAP s, gzgt w Abbld 3 mt m IP/uft- Übrgag am obr Sgl. D bd Stz d Grzfrquz dr utr Sgl bstätg das rduzrt Ergbs ds fr Stralbrchs FSR b Nutzug ds - Prod- IP/GaAsP-

11 Sgl. Da usr Zl s st zu zg, dass d Vrgug dr brt mt r Erhöhug dr Quatzz hrght, folg dr Stgug dr Rfltvtät dr obr DBR s. Wr hab us oztrrt auf das agwllmaxmum m Absortosstrum. Wr stllt fst, dass dr schbar Wdrsruch zwsch dr Absortosurv Abbld 4a) ud dm Quatzzgraf laut Abbld 5 aus dr Tatsach rfolgt, dass d Mssug auf vrschd Tl ds Wafrs durchgführt wurd. Abbld 6 zgt d Etwclug dss Pas mt r shr g Atwort. Das Maxmum dr Quatzz mt zw Paar a ZS/CaF - DBR s als obr Sgl wurd gmss mt 67% b r brt vo 3m. D brt vrrgrt sch auf,8m b dr zusätzlch Aufdamfug s dltrsch Sglaars, d Quatausbut btrug da 48%. Für d Fall vo dr obr DBR- Paar brcht sch umrsch d äußr Quatzz übr d Trasfr- Matrx- Smulato mt 84% b r brt vo m. D Utrschd zwsch Smulato ud xrmtll Ergbss wrd drzt utrsucht. Wlllägaassug vo RECAP s mttls Kavtätsätzug. Zur Dmostrato dr Rsoazwlllägaassug s RECAP s übr Kavtätsätzug wurd - Fotododstrutur auf m F- dotrt IP- Substrat aufgwachs mttls MOCVD. Es bstad aus r 5A + - IGaAs- Kotatschcht, r 46A (λ) + - IP- Schcht, lus 9A (.5λ) ubabschtgt dotrt IGaAs- Absortosschcht, sow r 58A (.5λ) + - IP- Schcht. Dr Badlücschcht, d jwls Stär vo 9A bstz [cht Abbld 7a) agzgt] wurd gfügt auf + - IGaAs/ + IP, udotrtm IP/IGaAs ud - IGaAs/ + - IP- Übrgäg, um d Rhwdrstad zu mmr, sow d Möglcht dr adugsträgrrombato. Dr GaAs/AlAs- Sgl bstht aus r,5λ dc Schcht aus GaAs ud 7-Prod- GaAs/AlAs- QWS, auf m smsolrd SI GaAs- Substrat mttls MBE hrgstllt. All tatsch Schcht auf GaAs- Substrat sd uabschtlch gdot. Das Prz dr Wafrfuso wurd vrwdt zur Itgrato dr IGaAs/IP- Strutur mt dm GaAs/AlAs- Sgl. Abbld 7 zgt d schmatsch Aufbau dr Dod ach dr Fuso ud dr sltv Etfrug ds IP- Substrats. D uxort Obrfläch dr IP- Ätzsto- Schcht rws sch als glattr Sgl ach Prüfug mttls s Nomars- Mrosos. D glch - Fotododstrutur st vrbud auf r Mass- smsolrd SI GaAs- Schcht, so dass ds als Rfrz gutzt wrd a. Msasolrt - Fotodod wurd hrgstllt ach dm Prz dr Wafrfuso. Mssug ds Fotostroms wurd durchgführt auf d so hrgstllt Grät. D 3% Rfltvtät ds + - IP/uft- Übrgags fugrt als obrstr Sgl. Das Fotostromstrum aus ds Mssug st aufgzgt Abbld 8 als durchghd Kurv.

12 Abbld 7): Struturqurschtt s RECAP s für das Wlllägstllxrmt. Abbld 8: Das Quatzzstrum für wafrvrbud Fotodod. D durchghd Kurv stmmt mt RECAPS übr, gzgt m Abbld 7. D Putl st d Rfrz dr Fotodod mt dr - Strutur ach Abbld 7 wafrvrbud auf m smsolrd GaAs- Substrat. D gstrchlt Kurv zgt als Vrglch d Rfrz- - IP/IGaAs- Dod auf m GaAs- Substrat. tztr Prob, d fr war vo jglchr Art a Rsoazt, a ma shr vl grgr äußr Quatzz m Vrglch zu r RECAP auf dr Rsoazwllläg bobacht. Nach dr Wafrhrstllug, sollt d Kavtätsläg Abhäggt vom Fotostromstrum studrt wrd, d IGaAs- Schcht wurd zuächst tfrt ud da d + - IP- Schcht gätzt r ösug aus gsättgt Bromwassr : H : H 3 P 4 ( : 5 : Volumvrhälts) mt utrschdlch Zt zwcs Vrrgrug dr

13 Kavtätsläg. D obrst Kurv vo Abbld 9 zgt das Strum ds Fotostroms ds rsoat Fotodttors ach Etfrug dr IGaAs- Schcht. Abbld 9: Das Fotostromstrum zgt d Wchsl dr Rsoazwllläg b gzgt Dc dr - Ty- Schcht, varrt durch Nassätz. Das Rsoazmaxmum bwgt sch zu lr Wllläg h, w d - Ty- Schcht rduzrt wrd. Mt r sttg Rduto vo utr,5λ wdrhol sch d Str. Zw Rsoazstz b,9 ud,339µm ö bobachtt wrd rhalb dr Grzfrquz. Ds bdutt, dr FSR- Wrt st lr als d m dr stral Brt FWHM dr Sgl. D äußr Quatzz dr Dod mt GaAs/AlAs- QWS lg b 43 ud 5% dr rsoat Wllläg b,9 ud,339µm. D Str ds Fotostroms für, d - Schchtdc, varrt zwsch ud,5λ, w Abbld gzgt. Abbld : Dr Utrschd dr xrmtll bobachtt Rsoazwllläg als Futo dr - Schchtdc ud d Dat, rhalt aus d aalytsch Brchugsgrudlag ud dr umrsch Ermttlug, basrd auf dr Trasfr- Matrx- Mthod.

14 Hr st λ,3µm d gutzt Btrbswllläg. W zu s bgt utr λ, ö wr sh, dass das Fotostromstrum ud d Itstät dr Rsoazstz, gzgt durch Pfl Abbld 9, zu ürzr Wllläg h wadr. W d Wrt.8λµm rrcht, st ur och Rsoaza ausgrägt, rhalb dr Grzfrquz. W u dr Wrt wtr zurüc gomm wrd, bwgt sch d adr Rsoazstz auf dr lag Wlllägst ds marrt Pas d Grzfrquzzo. D Wlllägvrädrug ds Rsoazmaxmums a dr lag Wlllägst st wgr ausgrägt. W m vorhrg Abschtt bschrb, dss Phäom bstzt Grüd aus d chtlar Phas ds GaAs/AlAs- Sgls, w d Rsoazwllläg wt abwcht vo dr ztral Wllläg. Das Strum ds Fotostroms, w glch,5λ st, st shr ählch dm Ausgagsutstrum, w glch λ st. Dshalb schlß wr daraus, dass d Rsoazwllläg varrt wrd a übr d gsamt Badbrt dr GaAs/AlAs- Sgl, gstllt durch Aassug dr Kavtätsläg. Wrd d Vrrgrug vo fortgstzt, rgbt sch Strum ds Fotostroms ählch w Abbld 9 gzgt. D Übrtragugsmatrx wurd zur Brchug dr Rsoazwllläg als Futo dr Kavtätsläg gutzt. D ztral Wllläg ds GaAs/AlAs- Sgl wurd gstzt auf,79µm ud d äquvalt Badlücschcht wurd so d Brchug bzog. D Ergbss wurd vrglch mt d xrmtll Ergbss ud d aalytsch Ausdrüc, twclt m vorhrggag Abschtt. Für d Brchug dr Badlücschcht wurd ds j zw Tl vo glchr Dc aufgtlt, Tl, agrzd a d IP- Schcht, wurd rstzt durch IP- Matral dr glch Dc ud das adr Tl rstzt durch IGaAs- Schcht. D brcht Ergbss ud xrmtll Dat aus dr Kavtätsläg Abhäggt vo dr Rsoazwllläg sd Abbld gzgt. Agschts dr möglch Ätzotrollschwaug sd d xrmtll Bobachtug dr Rsoazwllläg grmaß m Elag mt d brcht Wrt. Zusammfassug: Wr hab thortschs Wrzug vo RECAP s rstllt ud bt aalytsch Ausdrüc für d Schlüsslaramtr für das Dsg r RECAP- Dod a. Wr hab d Nutzug ds fst Sgls ährugsws durch haslar Bragg- Rfltor zur Abltug vo aalytsch Ausdrüc gutzt. D Ergbss, aus ds aalytsch Ausdrüc gfud, wurd gutzt, um ds mt d xrmtll Dat, sow mt d Ergbss durch d umfassd Smulato mt Hlf dr Trasfr- Matrx- Mthod zu vrglch. Wr hab gzgt, RECAP s sd ützlch für Kommuatossystm. Wr hab gzgt, dass RECAP s aus r dü absorbrd Schcht bsth ud dab hoh xtr Quatzz ud schmal stral brt bstz. Wr hab gzgt, dass d Wafrfusos- Tch star ud ützlch Tch st für d Kombato dr Vortl sowohl vo GaAs/AlGaAs- Matral mt IP/IGaAsP- Halbltr Hgh- Prformac- Bautl. Wr hab auch gzgt, dass d Rsoazwllläg s RECAP s agasst wrd a durch Abätzug dr obrst Schcht, dr Mroavtät. D gfud Ergbss wurd mt d

15 Iformato aus d aalytsch Ausdrüc abgltt vrglch, utr dr Aahm dr haslar Bragg- Rfltor, sow r ausführlch Smulato, durchgführt mt dr Trasfr- Matrx- Mthod. Ahag: ass S Θ d Wrt vo Θ tsrchd dm Rsoazzustad s. Darübr haus lass S Θ Abwchug vo Θ s, womt d Quatzz abst auf d Hälft ss Maxmums, bdutt: max η η w Θ ± Θ Θ (A) Für Hochfss- Kavtät mt Θ << Θ ö wr folgd Nährug vrwd: ( ) cos Θ ± Θ Θ (A) Substturt ma ds Ausdruc (a) ud dvdrt durch (), bommt ma: ( ) max + Θ η η (A3) Durch Vrfachug ds obg Ausdrucs ud d ösug für Θ bommt ma durch: Θ (A4) Mt dr Nutzug vo (b) ud (c) a achgws wrd, dass: λ λ π Θ 4 (A5) glt, wob λ dr Wrt HWHM. Durch Kombr vo (A4) ud (A5) rhalt wr: π λ λ 4 (A7) Dahr st dr Wrt FWHM, also λ / ggb durch:

16 π λ λ λ (A7) Das Kombr vo (5a), (5b) ud (A7) rgbt d Ausdruc für d Fss s RECAP s: F π (A7) Dasagug D Autor da B. D. Youg ud B. I. Mllr für hr Utrstützug dr Orgasato ds Matrals..