Estruturas de poços quânticos múltiplos de InGaAs/InAlAs para modulação de amplitude


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Estudamos detalhadamente estruturas de poços quânticos múltiplos de InGaAs/InAlAs para aplicação em moduladores de amplitude baseados no efeito Stark confinado. As estruturas de MQW foram crescidas por MOVPE com poços quânticos de diferentes espessuras e com diferentes concentrações de In na liga. Através de medidas de fotoluminescência e de difração de raios-x e com o auxílio de um cálculo da equação de Schrödinger dentro da aproximação de massa efetiva foi possível determinar com precisão a espessura dos poços e das barreiras, a composição da liga dos poços, a energia de transição óptica mais baixa e a diferença de energia entre as transições ópticas que envolvem buracos leves e buracos pesados. Esses dados estão representados na figura 1.

Medidas de fotocorrente em função da voltagem externa aplicada e de absorção permitiram determinar vários parâmetros relacionados com o desempenho do modulador de amplitude, tais como: razão de contraste, perdas de inserção, parâmetro de chirp, independência da polarização, deslocamento Stark e variação na absorção por volt aplicado. Valores record para algumas figuras de mérito foram obtidos.

Fig. 1 Largura do poço quântico (w) vs. concentração de Ga (x) da menor energia de transição dos poços quânticos. Cada curva corresponde a uma emissão com comprimento de onda diferente, onde a diferença de uma curva para a outra é de 10 nm. As curvas superior e inferior correspondem a emissões em 1.45 µm e 1.55 µm, respectivamente. A curva mais grossa corresponde a emissão em 1.49 µm. A linha pontilhada representa a espessura do poço quântico vs. a concentração de Ga que resulta na degenerecência das energias dos buracos pesados e leves (Ds = 0). O circulo aberto mostra onde as curvas representando a emissão em 1.49 µm e Ds = 0 se cruzam. Os pontos representam as amostras investigadas.

Além disso, simulações da absorção dessas estruturas semicondutoras são feitas calculando a estrutura eletrônica através de uma hamiltoniana de Luttinger-Kohn 4x4. São levados em consideração a interação excitônica, a tensão nas camadas e a dopagem residual. A partir da absorção obtemos os parâmetros relativos ao desempenho do dispositivo. Simulações da propagação do feixe através do guia de onda são feitas utilizando o método do índice efetivo e BPM.

Os resultados obtidos se encontram disponíveis nas seguintes referências:

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