Th h ldl resholdless coa l nanoscale i l lxaasers

Thresholdless
Th
h ldl
nanoscale
l
coaxial
i l lasers
l
Alvarado Zacarías JC,
JC Camacho Gonzzales GF,
GF Giménez Gordillo OA
OA,
Sánchez Cristobal E.
Índice.
Índice
X
Introducción.
X
Diseño de la cavidad.
X
Proceso de Fabricación.
X
Funcionalidad del diseño.
Introd cción
Introducción.
X
Nano-láser se refiere al tamaño de la cavidad, ess decir, cuando apenas es de
unos cuantos
t nanómetros.
ó t
X
Con este tipo de cavidades es posible obtener lon
ngitudes de onda mayores al
tamaño de la cavidad (micras).
X
Theresholdless idealmente ocurre cuando cada fo
otón emitido por el medio de
ganancia es confinado al modo de laseo.
¿Por qué
q é nanoláseres?
X
La investigación en este campo tiene el objetivvo de desarrollar el nanoláser
id l (escalable,
ideal
(
l bl
b j umbral
bajo
b l de
d laseo,
l
efici
fi iente
i t fuente
f
t de
d radiación
di ió a
temperatura ambiente y que ocupe un espacio pequeño en un chip)
X
La generación coherente de radiación a partirr de cavidades resonantes de
sub-longitudes de onda ha ocasionado gran interés por su aplicación en chips
para comunicaciones ópticas.
Sit ación Act
Situación
Actual
al
X
Hasta el momento se han
propuesto diferentes
tipos de cavidades, pero
al hacer el tamaño más
pequeño incrementa el
umbral de potencia para
laseo.
Diagrama de na
anocavidad.
Diagrama de la nanocavidad coaxial. El medio de ganancia se
muestra en rojo.
rojo
P
Proceso
de
d fab
f bricación.
i
ió
1.
Deposición de 6 pozos cuánticos de
Inx=0.734Ga1–xAsy=0.57P1–y (20 nm)
Inx=0.56Ga1–xAsy=0.938P1–y (10 nm)
de 200nm de altura crecidos sobre un substrato
o tipo-p de InP de 300µm de
espesor, mediante la técnica de Molecular Beam
m Epitaxy que permite ir
creciendo capas atómicas de cada material.
Por protección los pozos van cubiertos con una capa de InP de 10nm.
2.
Se deposita una capa de 50nm de HSQ que es un resist negativo.
Sobre esta capa se dibujan los patrones de anillos con diferentes anchos
y radios internos mediante la técn
nica de Electron Beam Exposure. La
capa de HSQ expuesta sirve como mascarilla para la siguiente etapa.
3.
En esta etapa se lleva a cabo el proceso de grabado por medio de la técnica
d RIE (Reactive
de
(R
ti IIon Etching).
Et hi ) E
En este
t proceso sse utiliza
tili plasma
l
d
de H2:CH
CH4:Ar
A
para remover InGaAsP y el InP.
4.
Después de analizar la muestra con un SEM esta
a se limpia con plasma de
oxígeno.
5.
En el penúltimo paso se deposita una capa de
e una aleación de Plata con 2% de Aluminio
mediante la técnica de Electron Beam Evaporration.
6.
Finalmente la muestra se pega de cabeza en un wafer de silicio con un adhesivo conductor de
plata epóxica y se sumerge en HCl para elimin
nar todo el substrato de InP y abrir la apertura de
aire.
FUNCIONALIDAD DE
EL DISEÑO
Propiedades electromagnéticas de las cavidades coax
xiales. Modos en a) Estructura A a 4.5 K, b) Estructur
Estructura A a tem
mperatura Ambiente
Caracterización Ópttica de
coaxiales
i l a nanoesca
ala
l (A)
cavidades
Caracterización
C
t i
ió Ó
Óptica
ti d
de
e cavidades
id d
coaxiales a nanoescala (A
A)
Caracterización
C
t i
ió Ó
Óptica
ti d
de
e cavidades
id d
coaxiales a nanoescala (B
B) a 4.5 K
REFERENCIAS
X
Threshold nanoscale coaxial lasers, M. Khajavikhan et. al. 2012nature
V l
Volumen
482
482.
22