2.5 μm室温発光を持つシリコン上の連続波GeSn発光ダイオード

シリコン対応の短波および中波赤外線エミッターは、センサーや通信の様々なアプリケーションに対応するために、電子回路と光回路のオンチップ単体統合に非常に求められています。市販の赤外線発光ダイオード（LED）は主にIII–V材料で作られており、これらは高価で、シリコンと互換性がありません。これらの材料は、発光波長が2.35 μmを超えると性能が低下します。この長年の課題に対処するために、GeSn半導体がシリコン統合オプトエレクトロニクスデバイスの多用途な構成要素として提案されています。この点において、本研究は、ゲルマニウム中間層および複数のGeSnバッファ層を使用してシリコンウエハ上にエピタキシャルに成長させた縦型PIN二重ヘテロ構造のp-Ge0.94Sn0.06/i-Ge0.91Sn0.09/n-Ge0.95Sn0.05からなるLEDを示します。これらのGeSn LEDの40–120 μm範囲にわたる可変直径からの発光が、DCおよびAC運転モードの両方で調査されました。製造されたLEDは、注入電流密度が45 A/cm2と低く、2.5 μm付近の拡張された短波長範囲で室温発光を示します。フォトルミネッセンス信号とエレクトロルミネッセンス信号を比較することによって、LEDの発光波長はデバイスの製造プロセスやLED動作中の加熱によって影響を受けないことが示されました。さらに、測定された光出力はデューティサイクルが増加するにつれて単調に増加し、DC運転が達成可能な最高の光出力をもたらすことが示されています。LEDの発光プロファイルと帯域幅も提示され、議論されています。