拉伸应变 GeSn 合金中的超低阈值连续波与脉冲激光
应用物理
2020-07-15 v1 材料科学
光学
摘要
GeSn 合金是完全基于 IV 族元素的发光器件最有前途的半导体。Sn 含量超过 8 at.% 的合金具有类似于传统 III-V 半导体的本征直接带隙，因此可用于发光器件。在此，我们报道了采用 SiNx 应力层封装以产生拉伸应变的 GeSn 微盘激光器。具有 5.4 at.% Sn 的 300nm GeSn 层，作为生长态是具有 -0.32 % 压缩应变的间接带隙半导体，通过拉伸应变工程转变为真正的直接带隙半导体。在该方法中，低 Sn 浓度实现了改进的缺陷工程，而拉伸应变在价带边（即轻空穴带）提供了低的态密度。在非常低的光泵浦功率下观察到连续波（cw）以及脉冲激光。发射波长为 2.5 um 的激光器在 ns 脉冲激发下的阈值低至 0.8kWcm^-2，在 cw 激发下为 1.1kWcm^-2。这些阈值比先前报道的体 GeSn 激光器低两个数量级以上，接近在 Si 上获得的 III-V 激光器的值。本结果证明了可行性，并为 Si 光子学平台上单片集成的基于 Si 的激光源提供了指导。
引用
@article{arxiv.2001.04927,
title = {Ultra-low threshold cw and pulsed lasing in tensile strained GeSn alloys},
author = {A. Elbaz and D. Buca and N. Von den Driesch and K. Pantzas and G. Patriarche and N. Zerounian and E. Herth and X. Checoury and S. Sauvage and I. Sagnes and A. Foti and R. Ossikovski and J. -M. Hartmann and F. Boeuf and Z. Ikonic and P. Boucaud and D. Grutzmacher and M. El Kurdi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04927},
year = {2020}
}