Projektbeschreibung
Auf Germanium-Wafern gezüchtete Hochleistungslasersysteme
Oberflächenemittierende Halbleiterlaser sind eine Art von Halbleiterlaserdioden, deren Laserstrahl senkrecht von der Oberseite emittiert wird. Sie sind eine Schlüsselkomponente in verschiedenen Laserprodukten. Die meisten oberflächenemittierenden Halbleiterlaser werden auf Galliumarsenid-Substraten gezüchtet, doch zuletzt hat Germanium (Ge) als Substratkandidat große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Das EU-finanzierte Projekt PhotoGeNIC zielt darauf ab, oberflächenemittierende Halbleiterlaser auf Germanium mittels Molekularstrahlepitaxie und metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung zu erzeugen. Die größte Herausforderung besteht darin, eine hohe Kristallqualität der gewachsenen Schichten zu erreichen, Fehlanpassungsversetzungen (Defekte, die die Materialeigenschaften stark beeinträchtigen) zu verringern und die Quanteneffizienz des Lasers zu erhöhen.
Ziel
The project scope is to develop an innovative technology of germanium (Ge)-based VCSEL. The main objective is to develop a Ge-VCSEL epi-growth by MOCVD and MBE techniques and processing of high performance and reliable lasers to be integrated in 3D camera and LiDAR demonstrators. The key challenge is to achieve high crystal quality of grown layers while taking the advantage of a better crystallographic lattice sameness between Ge and Al gallium arsenide (GaAs), which enables to decrease misfit defects density and in consequence to increase the quantum efficiency of the device. Several characterisation methods will be used as X-ray diffraction and topography, depth high resolution SIMS, electron microscopy (SEM/TEM), atomic force microscopy, reflectance, PL mapping, and others. Each growing campaign will be concluded by processing of conventional VCSELs (GaAs-based) and VCSELs on Ge which will allow the verification of VCSELs parameters and comparison of both type devices. The VCSEL technology drives a dynamic market with constant need for innovative solutions. Demonstration of high performing devices of Ge-on-Si can unlock potentially large markets from optical data communications to imaging, lighting and displays, to the manufacturing sector, to life sciences, health care, security and safety. In commercial applications, the performance, costs and the strong reduction of toxic elements will be very important factors to drive a replacement of the current technology. The Ge, offering a higher yield and less production losses due to higher uniformity at larger size wafer, is promised to lower the environmental burden compared to expensive GaAs substrate. As the VCSEL sector is developing dynamically with laser production expected to triple in the next five years, the project, with its innovative Ge-VCSEL solution, has the potential to significantly contribute to the reduction of lasers’ global usage of toxic materials, and improve the device performances.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorsoptical sensors
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyelectron microscopy
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrypost-transition metals
- natural scienceschemical sciencesinorganic chemistrymetalloids
- natural sciencesphysical sciencesopticslaser physics
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
HORIZON-CL4-2021-DIGITAL-EMERGING-01
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsKoordinator
9500 Villach
Österreich
Die Organisation definierte sich zum Zeitpunkt der Unterzeichnung der Finanzhilfevereinbarung selbst als KMU (Kleine und mittlere Unternehmen).