Growth of quantum three-dimensional structure of InGaAs emitting at ~1 µm applicable for a broadband near-infrared light source

Abstract

We obtained a high-intensity and broadband emission centered at ~1 m from InGaAs quantum three-dimensional (3D) structures grown on a GaAs substrate using molecular beam epitaxy. An InGaAs thin layer grown on GaAs with a thickness close to the critical layer thickness is normally affected by strain as a result of the lattice mismatch and introduced misfit dislocations. However, under certain growth conditions for the In concentration and growth temperature, the growth mode of the InGaAs layer can be transformed from two-dimensional to 3D growth. We found the optimal conditions to obtain a broadband emission from 3D structures with a high intensity and controlled center wavelength at ~1 m.This method offers an alternative approach for fabricating a broadband near-infrared light source for telecommunication and medical imaging systems such as for optical coherence tomography.

Исследование фотолюминесценции в системе InGaAs/GaAs с квантовыми точками спектрального диапазона 1100 нм

“…Типичная полуширина спектра фотолюминесценции (ФЛ) КТ, излучающих вблизи 1100 нм и демонстрирующих высокую эффективность ФЛ, требуемую для лазерных применений, составляет 80−90 мэВ [16,17], что существенно превышает аналогичное значение для КТ О-спектрального диапазона [18]. Данный факт обусловлен большей флуктуацией размеров КТ в ансамбле для случая КТ спектрального диапазона 1100 нм, размеры которых меньше в сравнении с КТ спектрального диапазона 1200−1300 нм при типичных ростовых температурах.…”

“…Данный факт обусловлен большей флуктуацией размеров КТ в ансамбле для случая КТ спектрального диапазона 1100 нм, размеры которых меньше в сравнении с КТ спектрального диапазона 1200−1300 нм при типичных ростовых температурах. В свою очередь реализация низкотемпературных КТ позволяет снизить полуширину линии ФЛ (до 35−40 мэВ [16,17]), однако при этом интенсивность линии ФЛ падает на несколько порядков [16].…”

Investigation of photoluminescence in the InGaAs/GaAs system with 1100-nm range quantum dots

“…The typical half-width of the photoluminescence spectrum (PL) of QD emitting near 1100 nm and demonstrating the high efficiency of FL required for laser applications is 80−90 MeV [16,17], which significantly exceeds the similar value for QD O-spectral range [18]. This fact is due to a greater fluctuation in the size of QD in the ensemble for the case of QD of the spectral range 1100 nm, whose sizes are smaller in comparison with QD of the spectral range 1200−1300 nm at typical growth temperatures.…”

“…This fact is due to a greater fluctuation in the size of QD in the ensemble for the case of QD of the spectral range 1100 nm, whose sizes are smaller in comparison with QD of the spectral range 1200−1300 nm at typical growth temperatures. In turn, the implementation of low-temperature QD allows to reduce the half-width of the PL line (up to 35−40, MeV [16,17]), however, the intensity of the PL line drops by several orders of magnitude [16].…”