Optimization of GaInAsP/InP Heterostructures for Ultrafast THz Photomixers

• Applicant: Dr. Bernd Sartorius
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2007 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 52302630

Photomischer sind Schlüsselkomponenten in cw THz Systemen. Im Projekt soll die in Telekom-Anwendungen ausgereifte InP-Technologie eingesetzt werden zur Entwicklung von halbleiter-basierten Photomischern. Zwei Konzepte werden verfolgt: 1) Photomischer basierend auf Photodioden, die im Lauf des Projekts in der Geschwindigkeit optimiert und mit Antennen integriert werden. Dabei wird auf den Erfahrungen des HHI mit schnellen GaInAsP/InP Dioden für Telekom-Anwendungen aufgebaut. Die Geschwindigkeits-Optimierung von Dioden durch eine „Uni-Travelling-Carrier“ (UTC) Heterostruktur wurde von NTT (Japan) demonstriert. Das UTC Konzept, Modifikationen hierzu und alternative Methoden zur Geschwindigkeits-Optimierung der Photomischer werden im Projekt untersucht. Vorteile des UTC Konzeptes und der wellenleiter-integrierten HHI-Dioden sollen kombiniert und entsprechende Lösungen realisiert werden. Der untere THz Bereich bis 1 THz soll so erschlossen werden. 2) Photomischer, in denen die THz Welle direkt durch nichtlineare Effekte in aktiven Wellenleitern erzeugt wird. Die Phasen-Anpassung zwischen den optischen Pump- und den erzeugten THz-Wellen muss hier untersucht und optimiert werden. Verluste der THz Welle müssen minimiert werden durch Vermeidung von Dotierungen in Substrat und Schichten. Schließlich muss die Effizienz der Nichtlinearitäten optimiert werden durch ein spezielles Design von Quanten Well Strukturen. Die Optimierungen erfordern vielfältiges Modelling, Wachstum der Schichtfolgen und umfassende Charakterisierung der erzielten Eigenschaften. Das 2. Konzept ist relativ neu und risikoreich, aber auch viel versprechend, da hier die Geschwindigkeitsgrenzen der opto-elektronischen Wandlung überschritten werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr.-Ing. Heinz-Gunter Bach