Adaptation of local droplet etching for InGaAs/InAlAs quantum dot fabrication towards telecom C-band emission

Halbleiter-Quantenpunkte haben sich als eine vielversprechende Plattform für deterministische Photonenquellen erwiesen. Besonders GaAs/Al(x)Ga(1-x)As-Quantenpunkte, die epitaktisch mittels der Lokalen Tröpfchen-Ätzen-Methode hergestellt werden, gelten derzeit als der Goldstandard für die Erzeugung von polarisationsverschränkten Photonenpaaren. Hierbei werden nanometergroße Löcher in Halbleiterschichten durch Tröpfchenätzung generiert, die anschließend gefüllt und überwachsen werden, sodass spannungsfreie Quantenpunkte mit ausgezeichneter Symmetrie und geringer Feinstrukturaufspaltung entstehen. In dieser Arbeit wurde diese Methode auf das InP/In(x)Al(1-x)As/In(y)Ga(1-y)As Materialsystem übertragen, um die Emission der Quantenpunkte in die optischen Telekom-Bänder zu verschieben. Die Proben wurden mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt und mit Rasterkraftmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, hochauflösender Röntgenbeugung und Photolumineszenz-Spektroskopie charakterisiert. Die Lochbildung auf InP-gitterangepassten In(0.52)Al(0.48)As-Schichten wurde optimiert, indem der Einfluss von Temperatur, Arsenfluss, Materialfluss, Abscheidungsmenge, Ätzzeit und Tropfenzusammensetzung untersucht wurde. Die Löcher wurden anschließend mit In(y)Ga(1-y)As gefüllt und mit In(0.52)Al(0.48)As überwachsen, sodass Quantenpunkte mit bis zu 1.55 µm Emission entstanden. Abschließend wurde der Prozess zudem auf In(x)Al(1-x)As-Schichten, die auf In(y)Ga(1-y)As/GaAs-metamorphen Pufferschichten gewachsen wurden, ausgeweitet.