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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Fabricação de microdiscos de GaAs utilizando oxidação seletiva de Al0.9Ga0.1As
Title Alternative: Fabrication of GaAs microdisks using selective AlGaAs oxidation OF Al0.9Ga0.1As
Author: Marcelo, Gustavo Adolfo Palomino, 1990-
Advisor: Manêra, Leandro Tiago, 1977-
Abstract: Resumo: Lasers de microdiscos apresentam um alto confinamento do modo ótico na região de ganho, uma baixa potência limiar e facilidade de integração. Essas características os fazem apropriados como fontes de luz no desenvolvimento de circuitos integrados fotônicos. Etapas prévias ao desenvolvimento desse tipo de lasers são a fabricação do microdisco e a sua caracterização como ressonador passivo e ativo. Os modos ressonantes no microdisco são chamados de Whispering Gallery Modes (WGM) e propagam-se na sua borda. Neste trabalho, fabricaram-se dois tipos de microdiscos de GaAs, que diferenciam-se no tipo de interface da sua borda: GaAs/ar e GaAs/AlOx. O AlOx é obtido da oxidação úmida de ligas Al0.9Ga0.1As previamente caracterizada. A caracterização como ressonador passivo foi realizada por meio da técnica de acoplamento com fibra afunilada, e, como ressonador ativo, utilizando-se o método de micro fotoluminescência por meio da injeção de portadores ao poço quântico de In0.2Ga0.8As, localizado no meio do GaAs. Os resultados da caracterização como ressonador passivo foram obtidos para os microdiscos de 10 µm de diâmetro e mostraram que os de interface GaAs/ar apresentam um fator de qualidade de aproximadamente o dobro do que os de interface GaAs/AlOx. Baseando-nos no modelamento analítico do microdisco, determinou-se que os modos propagados eram WGM TE. Os resultados da caracterização como ressonador ativo foram obtidos para os microdiscos de 40 µm de diâmetro, e mostraram uma relação entre os picos da emissão do poço quântico e da emissão do GaAs de 3 para os microdiscos com interface GaAs/ar e de 2 para os com interface GaAs/AlOx. A propagação somente dos modos WGM TE nos microdiscos de 10 µm de diâmetro pode sugerir a presença de rugosidades nas paredes laterais, que atenuam a propagação dos modos WGM TM nesses microdiscos e a propagação dos modos WGM TE em microdiscos de maior diâmetro. O menor fator de qualidade para os microdiscos de GaAs/AlOx indicaria que a oxidação produz uma rugosidade adicional nos microdiscos. A menor relação entre os picos do poço e do GaAs para os microdiscos de GaAs/AlOx pode sugerir um aumento das perdas de recombinação superficial do GaAs durante o processo de oxidação. Conseguiu-se a fabricação de microdiscos com interface GaAs/AlOx sem a degradação da camada de GaAs e do poço quântico, mas durante a formação de AlOx introduzem-se rugosidades e defeitos que degradam a qualidade dos microdiscos como ressonadores em relação aos microdiscos com interface GaAs/ar

Abstract: Microdisk lasers have a high confinement of the optical mode in the gain region, a low threshold power and ease of integration. These characteristics make them suitable as light sources in the development of photonic integrated circuits. Previous steps to the development of this type of lasers are the fabrication of the microdisk and its characterization as a passive and active resonator. The resonant modes on the microdisk are called Whispering Gallery Modes (WGM) and propagate at its edge. In this work, two types of GaAs microdisks were fabricated, which differ in the interface type of their edge: GaAs/air and GaAs/AlOx. AlOx is obtained from the wet oxidation of previously characterized Al0.9Ga0.1As alloys. The characterization as a passive resonator was performed using the tapered fiber coupling technique, and, as an active resonator, using the micro photoluminescence method by injecting carriers into the In0.2Ga0.8As quantum well, located in the middle of GaAs. The results of the characterization as a passive resonator were obtained for the microdisks of 10 µm in diameter and showed that those of the GaAs/air interface have a quality factor of approximately twice that of the GaAs/AlOx interface. Based on the analytical modeling of the microdisk, it was determined that the propagated modes were WGM TE. The results of the characterization as an active resonator were obtained for the microdisks of 40 µm in diameter, and showed a relationship between the peaks of the quantum well emission and the GaAs emission of 3 for the microdisks with GaAs/air interface and 2 for the with GaAs/AlOx interface. The propagation of only the WGM TE modes in microdisks of 10 µm in diameter may suggest the presence of roughness in the sidewalls, which attenuate the propagation of WGM TM modes in these microdisks and the propagation of WGM TE modes in microdisks of larger diameter. The lowest quality factor for GaAs/AlOx microdisks would indicate that oxidation produces additional roughness in the microdisks. The lower relationship between the well peaks and the GaAs for the GaAs/AlOx microdisks may suggest an increase in the losses of GaAs surface recombination during the oxidation process. It was possible to manufacture microdisks with a GaAs/AlOx interface without the degradation of the GaAs layer and the quantum well, but during the formation of AlOx, roughness and defects are introduced that degrade the quality of microdisks as resonators in relation to microdisks with an interface GaAs/air
Subject: Oxidação
Ressonadores
Microcavidades óticas
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: MARCELO, Gustavo Adolfo Palomino. Fabricação de microdiscos de GaAs utilizando oxidação seletiva de Al0.9Ga0.1As. 2020. 1 recurso online (79 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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