Development of hybrid UV VCSEL with organic active material and dielectric DBR mirrors for medical, sensoric and data storage applications
Year: 2009
Type: dissertation
Abstract: Die Siliziumoxid (SiO 2 ) und die Siliziumnitrid (Si 3 N 4 ) Schichten, die mit der PECVD Maschine hergestellt wurden, weisen Defekte in der Materialstruktur sowie Absorption im UV-Bereich auf.Dies führt zu geringer Reflektivität der Bragg-Spiegel und verringert die optischen Eigenschaften der VCSEL-Struktur.Auf der anderen Seite kann die Spannung in den Schichten variiert und kompensiert werden.Die Zerstäubungsmaschine Ionsys 1000 der Fa.Roth&Rau wurde verwendet um Schichten aus Siliziumdioxid (SiO 2 ), Siliziumnitrid (Si 3 N 4 ), Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) und Zirkoniumdioxid (ZrO 2 ) herzustellen.Die Prozesskammer ist mit einer Haupt-(Zerstäubungs-) und einer Hilfsionenquelle bestückt.Die dielektrischen Materialien wurden durch Zufluss von zusätzlichem Sauerstoff beziehungsweise Stickstoff optimiert.DBR-Spiegel mit unterschiedlichen Materialien wurden abgeschieden.Die gemessenen optischen Eigenschaften der hergestellten Multischichtstrukturen zeigen eine hervorragende Übereinstimmung mit den Ergebnissen der theoretischen Modellkalkulation.Die mit der Zerstäubungsmethode hergestellten Schichten weisen hohe Kompressionsspannung (hohen Druck) auf.Als aktives Material wurde ein neuartiges organisches Material mit einer Spiro-Verbindung benutzt.Zwei Substanzen wurden mittels einer Farbstoffverdampfungsanlage im Reinraum des Instituts Makromolekulare Chemie und Molekulare Materialien (mmCmm) aufgedampft.Das organische Material Spiro-Octopus-1 hat ein Emissionsmaximum von 395 nm; Spiro-Sexi-Phenyl liegt bei 418 nm.Beide haben einen hohen Brechungsindex und können mit einem Material mit niedrigem Brechungsindex, wie Siliziumdioxid (SiO 2 ) kombiniert werden.Die abgeschiedenen Materialien mit der Zerstäubungsmethode weisen eine hohe Qualität auf und die Multischichtstrukturen zeigen eine hohe Reflektivität.Die unteren DBR-Spiegel wurden für alle VCSEL mit der DIBS-Anlage hergestellt, wohingegen die oberen DBR-Spiegel entweder mit der PECVD oder mit der PECVD und der DIBS Anlage hergestellt wurden.Die VSCSEL Strukturen wurden optisch mit einem Stickstoff-Laser mit einer Wellenlänge von 337 nm angeregt.Die Emission wurde mit einem Spektrometer aufgenommen.Strahlung des VCSEL bei einer Wellenlänge von 392 nm und 420 nm wurde beobachtet.
Author: Daniel Boychov Todorov
Language: English
Subfield: Electrical and Electronic Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2273434248