Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde metalen spiegel op silicium door heterogene integratie

Maat: px
Weergave met pagina beginnen:

Download "Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde metalen spiegel op silicium door heterogene integratie"

Transcriptie

1 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde metalen spiegel op silicium door heterogene integratie Kevin Anckaert Promotoren: dr. ir. Günther Roelkens, prof. dr. ir. Dries Van Thourhout Begeleider: Stevan Stankovic Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: fotonica Vakgroep Informatietechnologie Voorzitter: prof. dr. ir. Daniël De Zutter Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar

2

3 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde metalen spiegel op silicium door heterogene integratie Kevin Anckaert Promotoren: dr. ir. Günther Roelkens, prof. dr. ir. Dries Van Thourhout Begeleider: Stevan Stankovic Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: fotonica Vakgroep Informatietechnologie Voorzitter: prof. dr. ir. Daniël De Zutter Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar

4 VOORWOORD iv Voorwoord Het realiseren van een masterproef is een werk van lange adem. Het is een zeer leerrijke, maar tegelijk ook moeilijke ervaring. Zonder de hulp en steun van anderen is het een onmogelijke opdracht. Graag zou ik dan ook de mensen bedanken die deze masterproef mee mogelijk gemaakt hebben. In de eerste plaats zou ik graag mijn promotoren, Dries Van Thourhout en Günther Roelkens, willen bedanken voor dit veelzijdig thesisonderwerp. Het heeft me steeds kunnen blijven boeien. De meeste dank ben ik uiteraard verschuldigd aan mijn begeleider Stevan. Bedankt voor je kostbare tijd die je in mijn thesis geïnvesteerd hebt en voor het delen van je know-how. Graag zou ik ook Steven willen bedanken voor het delen van zijn ervaring en kennis tijdens het fabriceren van mijn thesis. Je vele tips waren onmisbaar voor het welslagen van dit werk. Daarnaast wil ik graag mijn medestudenten bedanken voor de collegialiteit en vriendschap tijdens dit academiejaar en gedurende de hele opleiding. Tot slot zou ik ook graag mijn ouders willen bedanken. Dank u voor het tonen van interesse en voor de onvoorwaardelijke steun die je me gegeven hebt, in alles wat ik gedaan heb, en in het bijzonder voor deze studies. Kevin Anckaert, juni 2009

5 TOELATING TOT BRUIKLEEN v Toelating tot bruikleen De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef. The author gives permission to use this masterthesis for consultation and to copy parts of this thesis for personal use. Every other use is subject to the copyright laws, more specifically the source must be explicitly specified when using results from this masterthesis. Kevin Anckaert, Juni 2009

6 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde metalen spiegel op silicium door heterogene integratie door Kevin Anckaert Masterthesis ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de Ingenieurswetenschappen: fotonica Academiejaar Promotoren: Prof. Dr. Ir. Dries Van Thourhout, Dr. Ir. Günther Roelkens Begeleider: Ir. Stevan Stankovic Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Vakgroep Informatietechnologie Voorzitter: Prof. Dr. Ir. Daniël De Zutter Samenvatting In dit thesiswerk bestuderen we de integratie van een metalen spiegel in een halfgeleiderlaser. De halfgeleiderlaser wordt gebonden op een silicium substraat door middel van heterogene integratie. Op één uiteinde van de laser is een 45 facet geëtst met behulp van Focused Ion Beam technologie. Het facet reflecteert het licht in de laser caviteit naar de metalen spiegel en vice versa. Dit concept wordt eerst theoretisch bestudeerd door middel van simulaties. De thermische eigenschappen van de laser worden verbeterd door het introduceren van een thermisch via. De ontworpen lasers zijn gefabriceerd en gekarakteriseerd. Trefwoorden geïntegreerde spiegel, heterogene integratie, schuin facet, focused ion beam

7 Semiconductor Laser With An Integrated Metallic Mirror On Silicon Through Heterogeneous Integration Kevin Anckaert Supervisor(s): Prof. Dr. Ir. Dries Van Thourhout, Dr. Ir. Günther Roelkens Abstract A semiconductor laser with an integrated metallic mirror on a silicon substrate has been designed and fabricated. The laser diode is heterogeneously integrated on the substrate by a DVS-BCB die-to-wafer bonding technique. A 45-degrees facet at one end of the laser is etched using Focused Ion Beam technology. The facet deflects the light travelling in the laser cavity towards the gold mirror and vice versa. This concept is theoretically investigated by simulations. The thermal characteristics are improved by the introduction of a thermal via. These laser diodes have been fabricated and characterized. Only one laser diode delivered some output power. Keywords laser diode, integrated mirror, heterogeneous integration, angled facet, focused ion beam I. INTRODUCTION WITH the advent of the first low loss optic fibre, optic fibre communication networks has been developed all over the world with significant speed, and the deployment of the fibre is ever deeper into the subscriber access networks. In the access network, one of the key elements is the optical network unit (ONU) which will directly influence the performance and cost for the users. A promising mechanism that can be employed for uploading data, is modulating a certain wavelength from a multi-λ CW transmitter in the network. This modulation can be performed by using a reflective semiconductor optical amplifier (RSOA)[1]. We propose a 1.55 CW laser diode with an integrated gold layer at one end, serving as a reflective mirror. This design offers several advantages over conventional laser cavity designs. One of these advantages is that the optical output is confined to only one mirror, while on the other end, the metallic layer plays the role of a high reflectivity mirror, thus enhancing the overall optical output. This design can easily be adapted to a RSOA. II. GENERAL CONCEPT An illustration of a laser diode with an integrated metallic mirror is given in figure 1. The gold layer is to be deposited on a Si substrate, while a 45-degrees FIB etched facet at one end of the laser deflects the light travelling in the laser cavity towards the gold mirror and vice versa. The required epitaxial layer transfer of the III-V laser structure on a Si substrate can be carried out by a DVS-BCB die-to-wafer bonding technique[2]. A. Material Structure The general structure of the III-V epitaxial layer consists out of a p-type contact layer, a p-type cladding, a p-type separated confinement heterostructure (SCH) layer, an undoped multiple quantum well layer and a n-type contact layer. Fig. 1. Geometry of a laser diode with an integrated metallic mirror The multiple quantum well layer exist out 4 Q1.65 InGaAsP (8 nm) quantum wells and 3 Q1.25 InGaAsP (15 nm) quantum barriers and has a photo-luminescence peak at 1550 nm. The thicknesses of the other layers have been designed to improve the confinement factor while minimalizing the absorption losses. B. Angled Facet To obtain an efficient laser, the reflectivity of the angled facet to the fundamental mode needs to be as high as possible. This reflectivity in function of the BCB bonding layer thickness is shown in figure 2. Fig. 2. Reflectivity of the angled facet in function of the BCB bonding layer thickness The highest reflectivity is obtained for thicknesses where there is constructive interference in the BCB layer. In case of destructive interference, the diffraction effect is amplified. This leads to an increased coupling in higher order modes. Therefore, the only practical BCB layer thicknesses are 250 nm and 750 nm. The angle dependence of the reflectivity is shown in figure 3. The small top of the curve implies the need of a high quality angled facet.

8 Fig. 3. Angle dependence of the reflectivity of the angled facet III. THERMAL BEHAVIOR The low thermal conductivity of DVS-BCB (0.3 W/mK) results in poor thermal characteristics. A lower thermal impedance is obtained by a thin BCB bonding layer and a wide mesa. The thermal characteristics can be further improved by introducing a thermal via[3]. The thermal via exist out of a metal layer that connects the top of the mesa with the surrounding substrate. The use of a symmetric thermal via shown in figure 4 resulted in a 66 % decrease of the thermal impedance. A. Procedure Fig. 4. Symmetrical thermal via for a bonded laser diode IV. FABRICATION The fabrication is done in five major parts. First, the golden mirrors are formed on a silicon substrate. Next, the III-V epitaxial layer structure is transferred to the silicon wafer through a DVS-BCB die-to-wafer bonding technique. The III-V layers are then processed to fabricate laser diodes. The next part is the etching of the angled facet using Focused Ion Beam (FIB) technology. After electroplating the contacts and the thermal via, the laser diodes are cleaved to create a high quality mirror facet and define the cavity length. B. Focused Ion Beam (FIB) Angled facets have been fabricated by Iodine enhanced FIB etching[4]. A result of such an angled facet is given in figure 5. There are mainly three problems that arise for fabricating these facets. Fabricating an angled facet with a certain angle (figure 3) requires a very advanced FIB system to obtain accurate and reproducible results. Secondly, the top of the angle after etching is curved. A measurement of such an angle is therefore very inaccurate. The final problem is related due to the variation of the material composition in the epitaxial layer structure. After etching, the facet is hollowed out at the active layer. Fig. 5. FIB etched angled facet V. CHARACTERIZATION Most of the fabricated laser diodes are short-circuited. The reason for this short-circuited behavior is still unknown. It should be related to a technological problem. Only 3 fabricated laser diodes had a p-n junction like I-V characteristic. Just one laser diode delivered some output power. VI. CONCLUSION We investigated the integration of a metallic mirror in a semiconductor laser. A 45-degrees facet at one end of the laser is etched using Focused Ion Beam technology. The facet deflects the light travelling in the laser cavity towards the gold mirror and vice versa. The laser is bonded on a silicon substrate through heterogeneous integration. Although we were not able to characterize the correct functioning of the fabricated facet, we remain confident that the proposed concept can work. This can be a major step towards colorless transceivers for Fibre-to-the- Home networks. VII. ACKNOWLEDGEMENTS I would like to thank my supervisors prof. dr. ir. Dries Van Thourhout and dr. ir. Günther Roelkens, my thesis coordinator ir. Stevan Stankovic and the wonderful people of INTEC Photonics Research Group for giving me the opportunity to do this thesis and for their help and support. REFERENCES [1] Ling Xu, Xaveer Leijtens, Design of Photonic Integrated Transceiver, Broadband Photonic Access, [2] G. Roelkens, D. Van Thourhout, R. Baets, Ultra-thin BenzoCycloButene (BCB) bonding of III-V dies onto an SOI substrate, Electronics Letters, p , [3] Matthew N. Sysak, Hyundai Park, Alexander Fang, John E. Bowers, Richard Jones1, Oded Cohen, Omri Raday, Mario Paniccia, Experimental and Theoretical Analysis of Thermal Impedance in a Hybrid Silicon Evanescent Laser, [4] Norman Kwong, Nong Chen, Haihua Qi, Steven Chen, Jan-Shing Chen, Hernan Erlig, T.R. Chen, Novel Single Mode Laser Fabrication Using Focus Ion Beam (FIB) Etching, Optical Society of America, 2005.

9 INHOUDSOPGAVE ix Inhoudsopgave Voorwoord Toelating tot bruikleen Overzicht Extended abstract Inhoudsopgave Gebruikte afkortingen iv v vi vii ix xii 1 Inleiding Telecommunicatie en fotonica Geschiedenis Transceiver met RSOA Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel Heterogene integratie Doelstellingen Overzicht van de hoofdstukken Optische aspecten van het ontwerp Opbouw van de halfgeleiderlaser Geometrie van de te ontwerpen laser Materiaalstructuur Ontwerp van de lasergolfgeleider Definities en begrippen Laagdikte van SCH lagen Laagdikte van claddinglagen Simuleren van het schuin facet Optische aspecten van het schuin facet Laagdikte van de BCB laag

10 INHOUDSOPGAVE x Antireflectie film Hoek van het schuin facet Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser Ontwerpmethodologie van een laser Een eerste ontwerpmethode Een tweede ontwerpmethode Sensiviteitsanalyse van de ontwerpparameters Ontwerp van een reflectieve optische versterker Ontwerpvereisten Reduceren van de reflectie Besluit Thermische aspecten van het ontwerp Thermische impedantie Definitie Invloed van opwarming op de laserkarakteristieken Invloed van de BCB laagdikte op de thermische impedantie Invloed van de breedte van de mesa op de thermische impedantie Thermisch via voor een halfgeleiderlaser Geometrie van een thermisch via Ontwerp van het thermische via Besluit Fabricage Overzicht van de processtappen Processtappen Materiaalstructuur Masker Keuze van het substraat Silicium (Si) versus galliumarsenide (GaAs) Kuisen van een siliciumsubstraat Gouddepositie van metalen spiegels Masker voor gouddepositie Depositie van metalen spiegels Heterogene integratie van III/V materialen DVS-BCB Het bondproces Verwijderen van het substraat van het gebonden materiaal Definitie van de spacer-eilanden Masker voor de definitie van spacer-eilanden

11 INHOUDSOPGAVE xi Etsen van spacer-eilanden Definitie van de lasergolfgeleider Masker voor de definitie van de lasergolfgeleider Etsen van de lasergolfgeleider N-type metallisatie Depositie van n-type contacten Aanbrengen en openen van een BCB deklaag Aanbrengen van de BCB laag Maskers voor het openen van de BCB deklaag Openen van de BCB deklaag P-type metallisatie Masker voor de definitie van p-type contacten Depositie van p-type contacten Fabricatie van het schuin facet Focused Ion Beam (FIB) Voorafgaande testen Etsen van het schuin facet Plating van de contacten Masker voor het aandikken van de contacten Aandikken van de contacten Klieven van de halfgeleider lasers Besluit Karakterisatie Meetresultaten Mogelijke oorzaken van het falen Besluit Besluit 84 Bibliografie 87 Lijst van figuren 89 Lijst van tabellen 92

12 GEBRUIKTE AFKORTINGEN xii Gebruikte afkortingen AR Anti-Reflective CW Continuous Wave DVS-BCB divinylsiloxane-bis-benzocyclobuteen FIB Focused Ion Beam FTTH Fibre-to-the-Home LED Light-Emitting Diode ONU Optical Network Unit MQW Multiple Quantum Well MZ Mach Zender PIC Photonic Integrated Circuit QW Quantum Well RSOA Reflective Semiconductor Optical Amplifier SC-1 Standard Clean 1 SCH Separate Confinement Heterostructure SEM Scanning Electron Microscope SOA Semiconductor Optical Amplifier SOI Silicon-on-Insulator WDM Wavelength-Division Multiplexing

13 INLEIDING 1 Hoofdstuk 1 Inleiding 1.1 Telecommunicatie en fotonica Geschiedenis Doorheen de tijd hebben mensen altijd de behoefte gehad om te kunnen communiceren over een lange afstand m.a.w. aan telecommunicatie. De eerste oplossing voor dit probleem bestond uit het gebruik van rooksignalen. Het is vanzelfsprekend dat deze optische oplossing zijn beperkingen heeft. Wat we vandaag als moderne telecommunicatie beschouwen is het product van een jarenlange evolutie die van start gegaan is in het jaar In dat jaar patenteerde Samuel Bell de eerste elektrische telegraaf. De volgende belangrijke stap in de telecomwereld is de uitvinding van het telefoonsysteem door Alexander Graham Bell in Verdere belangrijke stappen zijn de uitvindingen van de draadloze telegrafie, het TV netwerk,... Een mijlsteen in de telecom geschiedenis werd in 1966 gelegd toen voor het eerst een optische vezel gebruikt werd voor telefoongesprekken. Door het gebruik van een optische vezel werd het mogelijk om meerdere telefoongesprekken simultaan uit te voeren door middel van slechts één vezel. Er werd infrarood licht gebruikt voor de transmissie van het signaal dat door de vezel propageert door middel van totale interne reflectie. Wegens het succes van de eerste netwerkimplementaties met optische vezels, vond er een snelle expansie plaats van optische netwerken rondom de ganse wereld. Naast netwerken voor spraak, werden er ook steeds meer netwerken aangelegd voor datacommunicatie. Één van de eerste en tevens meest bekende datanetwerken is het ARPANET. Het ARPANET had tot doel om universiteiten en militaire instanties met elkaar te verbinden. Het meest bijzondere kenmerk aan dit netwerk was dat zelfs bij het falen van één of meerdere links, alle deelnemende partijen nog steeds met elkaar konden communiceren. Toen steeds meer dergelijke netwerken aangelegd werden, zochten wetenschappers achter

14 1.1 Telecommunicatie en fotonica 2 een methode om deze netwerken onderling te verbinden. Het resultaat van dit onderzoek is een netwerk dat we vandaag de dag beter kennen als het internet. Toen in de late jaren 90 ook het grote publiek kennis met het internet maakte, leidde dit tot een enorme toename van het aantal aangesloten gebruikers. Sindsdien wordt het internet ook voor commerciële doeleinden gebruikt, met grote hoeveelheden dataverkeer tot gevolg. Om aan de steeds toenemende vraag voor meer dataverkeer te kunnen voldoen, werden steeds meer optische vezelverbindingen tussen de verschillende knooppunten in de netwerken aangelegd. Deze toename van het gebruik van optische vezel vond niet enkel plaats in de kern van het netwerk, maar ook steeds dichter bij de eindgebruiker. Naarmate de vraag van de eindgebruiker naar meer bandbreedte toenam, werden steeds meer elektrische verbindingen tussen de gebruiker en het netwerk vervangen door optische vezelverbindingen. Bij de huidige commercieel beschikbare internetverbindingen, bestaat vaak nog de laatste paar kilometer uit een elektrische verbinding. Het resterende deel van het netwerk bestaat uit optische vezels. Door de steeds toenemende vraag naar bandbreedte zal uiteindelijk ook voor die laatste paar kilometer een optische verbindingen van de eindgebruiker naar het vezelnetwerk moeten aangelegd worden. Dit fenomeen is wat men onder Fibre-to-the-Home (FTTH) verstaat. De vereiste transceivers (zender + ontvanger) aan de gebruikerszijde voor FTTH netwerken zullen in grote volumes geproduceerd moeten worden. Het is dan voornamelijk de kost per component die van cruciaal belang is voor het welslagen van een FTTH implementatie. Door de vereiste tranceivers uit te voeren als een geïntegreerd optisch circuit (PIC, photonic integrated circuit), kan de kost onderdrukt worden. Net zoals in de elektronica, kunnen de benodigde fotonische componenten geïntegreerd worden op een PIC. Deze integratie resulteert in betere prestaties, grotere opbrengsten en compactere schakelingen Transceiver met RSOA Een veelbelovende implementatie van een FTTH netwerk is voorgesteld in figuur 1.1[1]. De WDM mux/demux brengt twee golflengtes λ 1 en λ 2 simultaan in het ringnetwerk. De golflengte λ 1 is afkomstig van de multi-λ signaalbundel (BM Tx) die de gedownloade data voorstelt. De andere golflengte λ 2 is afkomstig van de multi-λ CW Tx zender. De golflengtes worden gerouteerd door een multi-casting λ-router naar de optische netwerkeenheden (ONU, optical network unit) van de gebruikers. De operator kan bepalen welke λ-router actief is met behulp van het tuning signaal. De door de ONU gemoduleerde golflengte λ 2 wordt terug verzonden naar de BM Rx ontvanger van de WDM mux/demux. Dit gemoduleerd signaal representeert de upstream. Een mogelijke implementatie van een ONU wordt weergegeven in figuur 1.2.

15 1.2 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel 3 Figuur 1.1: Implementatie van een dynamisch reconfigureerbaar ringnetwerk De twee golflengtes λ 1 en λ 2 (CW) worden spatiaal gescheiden door een Mach-Zender (MZ) golflengte demultiplexer. De golflengte λ 2 (CW) wordt geleid naar een reflectieve optische versterker (RSOA) waar het signaal gemoduleerd wordt met de upstreamdata. Na reflectie propageert het gemoduleerde licht doorheen de MZ duplexer naar de multicasting λ-router. Golflengte λ 1 wordt geleid naar een fotodetector. Een fotodetector kan gerealiseerd worden als een invers gepolariseerde optische versterker. De RSOA voorgesteld in figuur 1.2 bestaat uit een optische versterker en een lusspiegel. Een lusspiegel kan gevormd worden uit een 3 db koppelaar waarbij beide uitgangen aan elkaar gekoppeld zijn. In dit thesiswerk wordt een geometrie voorgesteld voor een RSOA waarin een metalen spiegel geïntegreerd is. 1.2 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel Dit thesiswerk bespreekt het ontwerp en de fabricage van een halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel. De voorgestelde geometrie van de laser is weergegeven in figuur 1.3. De spiegel is in essentie gewoon een goudlaag die bovenop een silicium substraat is gedeponeerd. Het licht uit de lasergolfgeleider wordt naar de spiegel gereflecteerd door middel van een schuin facet op het uiteinde van de laser caviteit. Een schuin facet onder een hoek

16 1.2 Halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel 4 Figuur 1.2: Implementatie van een ONU Figuur 1.3: Geometrie van een halfgeleiderlaser met geïntegreerde spiegel van 45 kan door het optreden van totale interne reflectie het licht uit de laser caviteit naar de spiegel reflecteren en vice versa. Het schuin facet kan gefabriceerd worden met behulp van Focused Ion Beam technologie. De voorgestelde lasergeometrie kan gemakkelijk aangewend worden voor het ontwerp van een RSOA. Hiervoor volstaat het om de reflectie van het vlak facet te minimaliseren. Een halfgeleiderlaser met een geïntegreerde spiegel heeft naast het gebruik in RSOA gebaseerde optische netwerken ook nog andere voordelen. In tegenstelling tot conventionele halfgeleiderlasers met twee vlakke facetten, is het uitgangsvermogen van deze laser enkel afkomstig van één vlak facet. De sterk reflecterende metalen spiegel aan het ander uiteinde van de caviteit leidt tot een vermindering van de spiegelverliezen. Hierdoor daalt de drempelstroom met een efficiëntere laser tot gevolg.

17 1.3 Heterogene integratie Heterogene integratie Onder heterogene integratie verstaat men de technologie die het mogelijk maakt verschillende materiaalsystemen te integreren op één enkel substraat. Het belang van zo een technologie in de fotonica bestaat uit de mogelijkheid om een III/V materiaalsysteem te integreren op bijvoorbeeld een SOI (silicon-on-insulator) substraat. Hierdoor kunnen actieve optische functies zoals lasers, LEDs, fotodetectors,... op een passief SOI optisch circuit geïntegreerd worden. In deze thesis wordt van zo een technologie gebruik gemaakt om het benodigde III/V epi-materiaal van de laser te hechten op een silicium substraat. Verschillende technieken voor heterogene integratie zijn reeds in de literatuur beschreven. In deze thesis wordt een bondingtechnologie toegepast die gebruik maakt van een intermediaire laag. Die laag functioneert als lijm -laag tussen het materiaalsysteem en het substraat. Dit wordt ook wel adhesieve bonding genoemd. Typisch wordt als materiaal een polymeer gebruikt. Het polymeer die in deze thesis gebruikt wordt is DVS-BCB (= divinylsiloxane-bis-benzocyclobuteen), kortweg BCB. Met behulp van deze technologie zijn reeds verschillende successen geboekt[2, 3]. In figuur 1.4 zijn enkele voorbeelden weergegeven waar momenteel aan de vakgroep Fotonica onderzoek wordt naar verricht. Figuur 1.4: Enkele voorbeelden van actieve componenten die geïntegreerd zijn op een passief SOI circuit Een laser gebaseerd op evanescente veldkoppeling[4, 5, 6] bestaat uit een SOI golfgeleider en een gebonden III/V epi-materiaal die gebonden op een SOI substraat. Daar waar het III/V materiaal aanwezig is, zullen de optische modes in de SOI golfgeleider expanderen zodanig dat deze gedeeltelijk overlappen met de actieve laag van het gebonden epi-materiaal. Bij een gepompt actief medium zal deze overlap resulteren in een versterking van de propagerende optische modes. Een ander voorbeeld is gebaseerd op het gebruik van adiabatische tapers. Elk facet van de gebonden laser bestaat uit een adiabatische taper. Zo een adiabatische taper transformeert

18 1.4 Doelstellingen 6 de fundamentele optische mode van de SOI golfgeleider naar de fundamentele optische mode van de lasergolfgeleider en vice versa. De versterking treedt op tijdens de propagatie van de optische mode doorheen het gepompte actief medium van het gebonden III/V materiaal. De besproken voorbeelden hebben elk hun eigen aanpak om licht vanuit het SOI circuit naar het gebonden III/V materiaal te koppelen. Door het werk verricht in deze thesis is er een derde mogelijkheid ontstaan om dit koppelprobleem op te lossen. De koppeling kan immers ook door middel van een schuin facet gebeuren. Deze oplossing is weergegeven in figuur 1.5. Figuur 1.5: Oplossing voor het koppelprobleem met een roosterkoppelaar Het licht uit de lasergolfgeleider wordt gereflecteerd door een schuin facet naar een roosterkoppelaar. Het invallend licht op de roosterkoppelaar wordt daarna in een SOI golfgeleider gekoppeld. Vanwege deze extra toepassing is de studie van het schuin facet het belangrijkste aspect van dit thesiswerk. 1.4 Doelstellingen De doelstellingen van deze thesis kunnen onderverdeeld worden in drie luiken. Het eerste luik betreft de studie en ontwerp van een halfgeleiderlaser met de voorgestelde geometrie. Bij het ontwerp moet zowel met de optische als de thermische aspecten rekening gehouden worden. De optische aspecten van deze thesis zijn voornamelijk gerelateerd aan de studie van het schuin facet. De invloed van de verschillende ontwerpparameters op de reflectie van het schuin facet moet worden nagegaan. Het thermisch aspect van het ontwerp is gerelateerd aan de introductie van een thermisch via. Er moet worden nagegaan hoe de laserkarakteristieken beïnvloed kunnen worden door het inbrengen van een thermisch via in het laserontwerp.

19 1.5 Overzicht van de hoofdstukken 7 Het tweede luik omvat het ontwerp van de benodigde maskers en de fabricage van de halfgeleiderlasers. Op het te ontwerpen masker moeten de patroondefinities voor de verschillende fabricagestappen geplaatst worden. De verschillende ontwerpparameters moeten gevarieerd worden om de karakterisatie van het schuin facet toe te laten. Voor elke fabricagestap moeten de optimale procesparameters bepaald worden. Het derde luik omvat tenslotte de karakterisatie van de gefabriceerde laserdiodes. Het belangrijkste hierbij is dat de invloed van de geïntegreerde spiegel op de laserkarakteristieken wordt nagegaan. Na interpretatie van de meetresultaten kan het theoretisch opgesteld model getoetst worden aan de werkelijkheid. 1.5 Overzicht van de hoofdstukken In hoofdstuk 2 worden de optische aspecten behandeld van het ontwerp van een halfgeleiderlaser met de voorgestelde geometrie. Na de bespreking van de geometrie volgt een bespreking van het epi-materiaal die tijdens de simulaties is gebruikt. De verschillende lagen van het epi-materiaal worden bestudeerd volgens hun functie en invloed op de laserkarakteristieken. Daarna komt het belangrijkste aspect van deze thesis aan bod: de studie van het schuin facet. Het is van groot belang om na te gaan welke ontwerpparameters de meeste invloed uitoefenen op de reflectie van het schuin facet. Daarnaast is ook de invloed van een fout op de ideale hoek (45 ), op de reflectie van het schuin facet nagegaan. Dit is vooral om technologische redenen van belang. Nadat de verschillende parameters gekend/berekend zijn kan een ontwerpmodel opgesteld worden om de laserdiodes te dimensioneren. De keuze van het ontwerpmodel hangt volledig af van het toegepaste ontwerpcriterium. Tenslotte wordt er een techniek besproken om de reflectie van het vlak facet te reduceren. Dit is noodzakelijk om de ontworpen laserdiode te gebruiken als reflectieve optische versterker. Na de bespreking van de optische aspecten van het ontwerp, komen in hoofdstuk 3 de thermische aspecten aan bod. Na invoering van het begrip thermische impedantie, worden de verschillende mechanismen besproken waarin de temperatuur de laserkarakteristieken in belangrijke mate beïnvloeden. De belangrijkste ontwerpparameters die bijdragen tot een reductie van de thermische impedantie zijn de dikte van de BCB bondinglaag en de breedte van de lasergolfgeleider. Tenslotte wordt er nagegaan tot hoeverre de introductie van een thermisch via de thermische impedantie van een laserdiode kan beïnvloeden. Er worden twee mogelijke uitvoeringen van een thermisch via voorgesteld. Nadat alle specifieke kenmerken van de voorgestelde geometrie onderzocht zijn, kan de fabricage van de laserdiodes van start gaan. Alle fabricage gerelateerde onderwerpen zijn

20 1.5 Overzicht van de hoofdstukken 8 ondergebracht in hoofdstuk 4. Voor elke genomen stap wordt de fabricageprocedure uiteengezet. De eventuele benodigde maskers worden eveneens besproken. Specifieke problemen die opgetreden zijn voor het fabriceren van dit type laserdiode zijn ook vermeld. Indien mogelijk worden oplossingen voor deze problemen voorgesteld. In hoofdstuk 5 worden tenslotte de meetresultaten van de gefabriceerde lasers uiteengezet. Er zal snel blijken dat de gefabriceerde lasers niet bepaald een succes kunnen genoemd worden. Dit hoofdstuk wordt daarom afgesloten met een opsomming van de mogelijke oorzaken tot het falen van deze lasers.

21 OPTISCHE ASPECTEN VAN HET ONTWERP 9 Hoofdstuk 2 Optische aspecten van het ontwerp Bij het ontwerp van een halfgeleiderlaser moet met talrijke aspecten rekening gehouden worden. Tijdens het ontwerp tracht men de optische, thermische en elektrische karakteristieken te optimaliseren naargelang de gewenste toepassing. In dit hoofdstuk wordt voornamelijk aandacht besteed aan de optische aspecten. Eerst wordt de geometrie en de materiaalstructuur van de te ontwerpen laser besproken. Verder is de invloed van de verschillende afmetingen van een lasergolfgeleider bestudeerd die de optische karakteristieken het sterkst beïnvloeden. Er wordt bijzondere aandacht besteed aan de optische aspecten van het schuin facet. Ten eerste wordt de invloed van de diktes van de verschillende lagen op de reflectie van het facet nagegaan. Daarna wordt de invloed van een afwijking op de hoek van het schuin facet op de reflectie bestudeerd. Met de resultaten van de uitgevoerde simulaties kan een geoptimaliseerd ontwerp van de halfgeleiderlaser bekomen worden. Er zal snel blijken dat de elektrische aspecten hier een belangrijke rol in spelen. Naargelang het optimalisatiecriterium kan de invloed van de diverse ontwerpparameters op de dimensies bestudeerd worden. Tenslotte gaan we de ontwerpvereisten na om de ontworpen halfgeleiderlaser te laten functioneren als een reflectieve optische versterker. De belangrijkste eis is hier dat de reflectie van het vlak facet klein is. 2.1 Opbouw van de halfgeleiderlaser Deze paragraaf beschrijft de geometrie van de te ontwerpen laser. Daarna volgt een bespreking van de materiaalstructuur die gebruikt werd tijdens het uitvoeren van de simulaties. Verder zal er een korte beschrijving gegeven worden van de functie van elke laag.

22 2.1 Opbouw van de halfgeleiderlaser Geometrie van de te ontwerpen laser De te ontwerpen halfgeleiderlaser is een continue (CW) halfgeleiderlaser met een centrale golflengte λ 0 van 1.55 µm. De laser is gebonden op een substraat naar keuze door middel van heterogene integratie. Heterogene integratie maakt het mogelijk verschillende materiaalsystemen te integreren op één enkel substraat. De twee facetten van een conventionele halfgeleiderlaser zijn normaal vlak. Bij de halfgeleiderlaser die we in deze thesis beschouwen, is één van de twee vlakke facetten vervangen door een schuin facet onder een hoek van 45. Voor deze hoek zal het schuin facet, door het optreden van totale interne reflectie, het licht uit de golfgeleider naar het substraat reflecteren en vice versa. Op de plaatsen waarboven zich een schuin facet bevindt, is er op het substraat een goudlaag gedeponeerd. De goudlaag is voldoende dik zodanig dat deze als spiegel functioneert. De laserresonator wordt dus gevormd door de goudlaag en het vlak facet. Het schuin facet biedt het voordeel dat de spiegelverliezen α mir verkleinen. Dit leidt uiteindelijk tot een lagere drempelstroom I th. Een zijaanzicht van de halfgeleiderlaser is weergegeven in figuur 2.1. In de figuur is de reflecterende goudlaag als één laag over het volledige substraat getekend in plaats van enkel onder het schuin facet. Ook in de simulaties, zowel in de optische als de thermische, wordt de reflecterende spiegel als één volledige goudlaag beschouwd. Deze vereenvoudigde geometrie resulteert in het gemakkelijker opstellen van een simulatiemodel en een snellere rekentijd. Het eindresultaat wordt daardoor niet noemenswaardig veel beïnvloed. Tijdens het dimensioneren van de goudspiegels is er op gelet dat het oppervlak voldoende groot is. Figuur 2.1: Geometrie van de te ontwerpen halfgeleiderlaser Materiaalstructuur Bij het ontwerp van de halfgeleiderlaser is er vertrokken van een standaard materiaalstructuur voor laserdiodes met een centrale golflengte λ 0 van 1.55 µm. Deze basis is een lagenstructuur van verschillende materialen die elk een welbepaalde functie vervullen. De resultaten uit de verder beschreven simulaties zijn allen bekomen uit de lagenstructuur

23 2.1 Opbouw van de halfgeleiderlaser 11 voorgesteld in tabel 2.1. De bovenste rij beschrijft het materiaal aan de top van de laser. In de tabel zijn de belangrijkste optische eigenschappen [7, 8] (de brekingsindex n en de absorptiecoëfficiënt α bij een golflengte λ 0 van 1.55 µm) per laag terug te vinden alsook de initiële dikte van elke laag. Van enkele van deze materialen moet de laagdikte bepaald worden door middel van simulaties. Laagnaam Materiaal (samenstelling/dotering) n α [cm 1 ] t [nm] Au contact Au 0, Ti contact Ti 3, p++ contactlaag In x Ga 1 x As (x = 0,53) 3, Top claddinglaag p-inp (N A = 4e17 cm 3 ) 3, Top SCH-laag In 1 x Ga x As y P 1 y (x=0,255; y=0,547) 3, MQW actieve laag 6 x QW In 1 x Ga x As y P 1 y (x=0,464; y=0,996) 3, x barrier In 1 x Ga x As y P 1 y (x=0,255; y=0,547) 3, Bodem SCH-laag In 1 x Ga x As y P 1 y (x=0,255; y=0,547) 3, Spacer laag n-inp (N D = 1e18 cm 3 ) 3, BCB laag DVS-BCB 1, Au spiegellaag Au 0, Substraat Si 3, Tabel 2.1: Overzicht van de lagenstructuur van de te ontwerpen halfgeleiderlaser De samenstelling van de ternaire en quaternaire materialen is zodanig dat het materiaal dezelfde roosterconstante heeft als InP, nl. a = 5,8687 Å. De tweede vrijheidsgraad van een quaternair materiaal kan worden aangewend tot het verkrijgen van een bepaalde bandgap. Een illustratie van de verschillende lagen in de te ontwerpen halfgeleiderlaser is weergegeven in figuur 2.2. P-type gedoteerd InP heeft een absorptiecoëfficiënt die ongeveer 80 keer groter is dan die van een n-type gedoteerd materiaal bij eenzelfde doteringsconcentratie. Bijgevolg zal men bij het ontwerp van een epi-materiaal er steeds voor zorgen dat het n-type gedoteerd materiaal zich bevindt in de zone waar het grootste deel van de mode zich bevindt. In het geval van de te ontwerpen laserdiode betekent dit dus dat het n-type gedoteerd materiaal zich onderaan moet bevinden. Er zal nu een kort overzicht gegeven worden van de functie van elke materiaallaag in de voorgestelde materiaalstructuur. Er wordt gestart van de bovenste laag. De lagen aangegeven met een asterisk (*) zijn die lagen waarvan de dikte bepaald moet worden door middel van simulaties.

24 2.1 Opbouw van de halfgeleiderlaser 12 Figuur 2.2: Materiaalstructuur van de te ontwerpen halfgeleiderlaser Goud/titaan metaalcontact (*): Deze metaallagen vormen het p-type metaalcontact bovenop de golfgeleider. De tussenliggende titaanlaag zorgt voor een betere hechting tussen het goud en het onderliggende halfgeleidermateriaal. InGaAs p++ contactlaag: Het zwaar gedoteerde InGaAs heeft tot doel om samen met de bovenliggende metaallagen een ohms contact te vormen. Een metaal-halfgeleider contact is ohms indien de spanningstroomkarakteristiek lineair is. InP p+ topcladdinglaag (*): Deze laag is de bovenste laag van de lasergolfgeleider. Deze laag moet voldoende dik zijn om de hoge absorptieverliezen van de bovenliggende contactlagen te vermijden. Verder zal ook blijken dat een dikke topcladdinglaag gunstig is voor de fabricatie van het schuin facet door middel van Focused Ion Beam (FIB).

25 2.1 Opbouw van de halfgeleiderlaser 13 Actieve multikwantumlaag: Deze quaternaire laag is de actieve laag van de lagenstructuur. De laag bestaat uit meerdere kwantumputten gescheiden door kwantumbergen. De energie van een elektron in een kwantumput is in de verticale richting gekwantiseerd. Ten opzichte van een PN-junctie laserdiode heeft dit het voordeel dat de toestandsdichtheidsfunctie een scherpere rand heeft waardoor de elektronenconcentratie hoger is in de energieniveaus die bijdragen tot de laserwerking. Een hogere efficiëntie kan bereikt worden door de optische lasermode te laten overlappen met meerdere kwantumputten in het actief medium. Bovenste en onderste SCH lagen (*): De SCH (= separate confinement heterostructure) lagen hebben tot doel de confinement factor in het actief medium te verhogen. De confinement factor is gedefinieerd als de fractie van het totaal vermogen van de mode dat overlapt met het actief materiaal (= de kwantumputten). Aangezien de actieve multikwantumlaag typisch zeer dun is, is ook de confinement factor zeer klein. De confinement factor kan verhoogd worden door aan weerszijden van het actief medium een materiaal, de SCH lagen, toe te voegen met een brekingsindex groter dan de brekingsindex van de claddinglagen maar kleiner dan de brekingsindex van het actief medium. n-inp ondercladding- of spacerlaag (*): De onderste laag is de ondercladding- of spacerlaag van de golfgeleider. De dikte van deze laag wordt voornamelijk bepaald uit thermische overwegingen. De laag zal voldoende dik moeten zijn om de gegenereerde warmte uit het actieve medium naar de omgeving te leiden. BCB laag (*): De BCB laag verzorgt de hechting tussen het bovenliggende III/V materiaal met het onderliggende substraat. Op de plaatsen waar er zich een schuin facet bevindt, fungeert de BCB laag als een Fabry-Pérot caviteit. Deze caviteit wordt gevormd door de interface van de spacerlaag met de BCB laag wegens het hoge brekingsindexcontrast (3.17 versus 1.54) en de onderliggende gouden spiegellaag. Bijgevolg zal er tijdens het ontwerp veel aandacht besteed moeten worden aan de dikte van deze laag. Gouden spiegellaag: Het enige doel van deze laag is het realiseren van een spiegelend oppervlak zodanig dat er een laserresonator ontstaat. Daardoor moet er slechts goud aanwezig zijn op de plaatsen

26 2.2 Ontwerp van de lasergolfgeleider 14 waar er zich een schuin facet bevindt. Dit levert ons het voordeel dat het III/V materiaal quasi volledig aan het substraat kan worden gehecht door BCB i.p.v. aan het goud. De kwaliteit van een bonding van een III/V materiaal aan een halfgeleider is vele malen hoger dan die van een bonding aan een metaal. Silicium substraat: Het substraat vormt de onderste laag waarop de laserdiode zich bevindt. In de simulaties is er gekozen voor een silicium substraat. Voor de fabricatie van de laserdiode kan er voor een ander type substraat gekozen worden, GaAs bijvoorbeeld. Deze keuze heeft weinig invloed op de simulatieresultaten. 2.2 Ontwerp van de lasergolfgeleider Deze paragraaf behandelt het optisch ontwerp van een lasergolfgeleider, ook wel mesa genoemd. In het bijzonder wordt de invloed van de diktes van de SCH lagen nagegaan op de confinement factor en de modeverliezen. Verder is ook de invloed van de diktes van de claddinglagen bestudeerd Definities en begrippen De twee belangrijkste begrippen in verband met de optische karakterisatie van een lasergolfgeleider zijn de confinement factor en de modeverliezen. De confinement factor Γ is gedefinieerd als de fractie van het totaal vermogen van de mode dat overlapt met de kwantumputten. Om een zo groot mogelijke versterking te bekomen is het wenselijk om de geometrie te optimaliseren naar een maximalisatie van de confinement factor. Er moet er tegelijk op gelet worden dat de modeverliezen niet te groot zijn voor die geometrie. Voor een gegeven geometrie en materiaalsysteem kunnen deze parameters berekend worden met FIMMWAVE. FIMMWAVE is een simulatietool van Photondesign [9] die de gebruiker in staat stelt om de modes van 2D en 3D structuren te vinden. FIMMWAVE is volledig vectorieel en gebaseerd op de film mode matching (FMM) techniek. Deze methode is over het algemeen sneller en accurater dan eindige elementen of eindige differentie methodes. Voor meer informatie rond deze techniek verwijzen we naar [10]. De confinement factor gedefinieerd volgens bovenstaande definitie, kan in FIMMWAVE bepaald worden door de filling factor te berekenen. De modeverliezen kunnen in FIMM- WAVE op twee verschillende manieren berekend worden. Een eerste mogelijkheid bestaat eruit de overlapintegraal te berekenen tussen de materiaalverliezen en het modeprofiel. De tweede manier bestaat eruit deze waarde te berekenen uit het imaginaire deel van de effectieve brekingsindex n eff. Het spreekt voor zich dat de tweede manier het meest nauwkeurig

27 2.2 Ontwerp van de lasergolfgeleider 15 is en dit is dan ook de methode die hier toegepast wordt. Het modeverlies α van de mode met effectieve brekingsindex n eff berekent men door: α = 4π λ Im(n eff) (2.1) Tenslotte moet er opgemerkt worden dat de modeverliezen slechts een deel van de interne verliezen uitmaken in een halfgeleiderlaser. Bij de interne verliezen moet immers ook de verstrooiingsverliezen in rekening gebracht worden. Tijdens het ontwerp zijn de interne verliezen gelijk aan 20 /cm gesteld. Het berekenen van de modeverliezen blijft echter nuttig aangezien daarmee ontwerpen met extreem hoge interne verliezen uitgesloten worden Laagdikte van SCH lagen De separate confinement heterostructure (= SCH) lagen hebben als doel de confinement factor in het actief medium te verhogen. Door de dunne actieve laag (= enkele kwantumputten gescheiden door kwantumbergen) is de confinement factor typisch zeer laag. Indien aan weerszijden van de actieve laag een materiaal, de SCH lagen, met een hogere brekingsindex dan de claddinglagen en een lagere brekingsindex dan het actief materiaal aangebracht wordt, dan zal de confinement factor vergroten. Een illustratie van het effect van de SCH lagen op het modeprofiel is te vinden in figuur 2.3. Figuur 2.3: Modeprofiel in een lasergolfgeleider zonder en met SCH lagen Voor de materiaalstructuur volgens tabel 2.1 is de confinement factor in de actieve laag gelijk aan 10,06 %. Indien de SCH lagen weggelaten worden, bedraagt de confinement factor slechts 7,78 %.

28 2.2 Ontwerp van de lasergolfgeleider 16 In tabel 2.1 merken we een zekere symmetrie op tussen de optische materiaaleigenschappen indien we enkel de claddinglagen, de SCH lagen en de actieve laag beschouwen. De brekingsindices van deze materialen zijn symmetrisch ten opzichte van het actief medium. De absorptiecoëfficiënten zijn in de bovenste lagen iets groter wegens de p-type dotering. Hieruit volgt dat de grootste confinement factor behaald zal worden in een materiaalstructuur met quasi gelijke SCH lagen. Door de grotere modeverliezen in de bovenste claddinglaag moet de onderste SCH laag iets dikker zijn dan de bovenste SCH laag. De confinement factor en de modeverliezen zijn berekend met FIMMWAVE voor verschillende laagdiktes van de onderste en bovenste SCH lagen gaande van 50 nm tot 300 nm in stappen van 5 nm. De resultaten van deze berekeningen zijn weergegeven in figuur 2.4 voor de confinement factor en figuur 2.5 voor de modeverliezen. Figuur 2.4: Confinement factor in functie van de SCH laagdiktes Uit figuur 2.4 blijkt dat de invloed van de SCH laagdiktes op de confinement factor eerder laag is. Het optimum bedraagt 10,52 % waarbij de onderste SCH laag 125 nm en de bovenste SCH laag 110 nm dik is. Dit is in overeenstemming met bovenstaande redenering. Om een confinement factor te bekomen van meer dan 10 %, moeten beide SCH lagen een dikte hebben die tussen 50 nm en 225 nm ligt. De onderste SCH laag moet ongeveer 10 tot 15 nm dikker zijn dan de bovenste SCH laag. Uit figuur 2.5 volgt duidelijk dat te dunne SCH lagen te grote modeverliezen tot gevolg

29 2.2 Ontwerp van de lasergolfgeleider 17 Figuur 2.5: Modeverliezen in functie van de SCH laagdiktes hebben. Deze modeverliezen zijn afkomstig van de claddinglagen en metalen. Het verloop van de modeverliezen in functie van de SCH laagdiktes is exponentieel. Hoe dikker de SCH lagen hoe kleiner de modeverliezen Laagdikte van claddinglagen De topcladdinglaag is samen met de contactlagen de belangrijkste oorzaak van de modeverliezen. Om deze verliezen enigszins te beperken moet de topcladdinglaag voldoende dik zijn, m.a.w. de overlap van de optische mode met de contactlagen moet laag zijn. De confinement factor is nagenoeg onafhankelijk van de dikte van beide claddinglagen. Het verloop van de modeverliezen in functie van de topcladdinglaag dikte is berekend met behulp van FIMMWAVE. Het resultaat van die berekeningen is terug te vinden in figuur 2.6. Bij toenemende dikte van de topcladdinglaag nemen de modeverliezen exponentieel af. Vanaf een bepaalde laagdikte is de verdere winst in de reductie van de modeverliezen verwaarloosbaar. Ook om technologische redenen moet er geopteerd worden voor een dikke topcladdinglaag.

30 2.3 Simuleren van het schuin facet 18 Figuur 2.6: Modeverliezen in functie van de dikte van de topcladdinglaag Een dikke topcladding vereenvoudigt de fabricatie van het schuin facet onder een voorafbepaalde hoek. Verder draagt een dikke ondercladdinglaag ( = spacerlaag) ook bij tot de reductie van de modeverliezen. Het verloop van de modeverliezen in functie van de dikte van de spacerlaag is weergegeven in figuur 2.7. Merk op dat een groot deel van de modeverliezen gereduceerd is door de aanwezigheid van de verliesloze BCB laag die initieel 500 nm dik is veronderstelt. Ook hier zien we dat, vanaf een bepaalde laagdikte, de reductie van de modeverliezen verwaarloosbaar is. Voor die dikte is de overlap van de mode met de onderliggende goudspiegel verwaarloosbaar. De dikte van spacerlaag zal voornamelijk bepaald worden uit thermische overwegingen. Indien hier rekening mee wordt gehouden, is 500 nm een ondergrens voor de dikte van de spacerlaag. 2.3 Simuleren van het schuin facet Deze paragraaf behandelt de optische aspecten gerelateerd aan het schuin facet. Eerst wordt de werking van het schuin facet beschreven. Men zal inzien dat het schuin facet niet louter als een spiegel kan worden aanzien. Om de geïntroduceerde moeilijkheden te vermijden worden enkele oplossingen voorgesteld. Ten slotte wordt nagegaan in welke mate de hoek van het schuin facet mag afwijken van zijn ideale waarde.

31 2.3 Simuleren van het schuin facet 19 Figuur 2.7: Modeverliezen in functie van de dikte van de spacerlaag Optische aspecten van het schuin facet De karakterisatie van het schuin facet is het meest belangrijke aspect van deze thesis. Voor de studie van de halfgeleiderlaser trachten we het schuin facet voor te stellen door een equivalent vlak facet. Een doorsnede van het schuin facet is weergegeven in figuur 2.8. Figuur 2.8: Doorsnede van het schuin facet We kunnen het werkingsprincipe van het schuin facet als volgt schetsen: we veronderstellen dat de fundamentele mode van de lasergolfgeleider invalt op het schuin facet. Naarmate de fundamentele mode verder naar het schuin facet propageert zal deze expanderen naar hogere orde modes door de variërende dwarsdoorsnede. Het schuin facet reflecteert de mode naar het substraat toe wegens totale interne reflectie. Na reflectie, propageert het licht

32 2.3 Simuleren van het schuin facet 20 naar de goudspiegel doorheen de lagenstructuur (= dunne film). Tijdens deze propagatie, treed er uiteraard diffractie op. De spiegel reflecteert het licht terug naar het schuin facet doorheen de lagenstructuur. Na totale interne reflectie wordt het licht terug in de optische modes van de golfgeleider gekoppeld. Het spreekt voor zich dat we enkel geïnteresseerd zijn in het licht dat teruggekoppeld wordt naar de fundamentele mode. Om die reden wordt vanaf nu, indien we het over de reflectie van het schuin facet hebben, telkens de fractie van het totaal invallend vermogen in de fundamentele mode bedoelt die teruggekoppeld wordt naar de fundamentele mode. De invloed van de lagenstructuur onder het schuin facet op de reflectie wordt voornamelijk bepaald door de dikte van de BCB laag. De BCB laag functioneert als een Fabry-Pérot caviteit. Deze caviteit bestaat uit de goudspiegel aan de onderzijde en een reflecterende BCB - InP interface aan de bovenzijde. Deze reflecterende interface wordt veroorzaakt door het hoge brekingsindex contrast. De reflectie aan deze interface bij loodrechte inval is in de vlakke golf benadering gegeven door: ( ) 2 ninp n BCB R = = n InP + n BCB ( ) = 11.97% (2.2) De complexiteit van het schuin facet laat ons vermoeden dat het moeilijk zal zijn om een analytische oplossing te bekomen. Om die reden hebben we dan ook gebruik gemaakt van de numerieke simulatietool FIMMPROP. FIMMPROP is een uitbreiding op FIMMWAVE die het mogelijk maakt om de propagatie van een mode doorheen een optisch geïntegreerd circuit te simuleren. Het maakt daarbij gebruikt van een bidirectioneel eigenmode expansie algoritme. Naast deze 3D simulaties kan FIMMPROP ook gebruikt worden om 2D structuren te simuleren. Dit laatste staat ons toe om de reflectie van het schuin facet op een correcte manier te berekenen Laagdikte van de BCB laag De geometrie van het schuin facet kan ingegeven worden in FIMMPROP als een layout node type. Dit type staat ons toe om een 2D structuur in te geven in de vorm van polygonen. Aan elk polygoon kan een materiaal geassocieerd worden. Het schuin facet na invoer in FIMMPROP is weergegeven in figuur 2.9. Merk op dat het metaalcontact bovenop de golfgeleider niet in het simulatiemodel is opgenomen. De hoge absorptieconstante van de metalen leverden in de praktijk rekenproblemen op. Na lange tijd experimenteren met de verscheidene parameters, zijn we uiteindelijk toch geslaagd om stabiele en nauwkeurige resultaten te bekomen. Een intensiteitsprofiel van het totale veld aan het schuin facet is weergegeven in figuur 2.10.

33 2.3 Simuleren van het schuin facet 21 Figuur 2.9: Model van het schuin facet in FIMMPROP Layout Figuur 2.10: Intensiteitsprofiel van het totale veld aan het schuin facet Bovenstaand resultaat is geldig voor de geometrie waarbij elke laag de initiële dikte heeft uit tabel 2.1. FIMMPROP kan de fractie van het totaal vermogen berekenen die teruggekoppeld wordt naar de fundamentele mode m.a.w. de reflectie van het schuin facet. De reflecties van het schuin facet zijn berekend in functie van de BCB laagdikte. resultaat is weergegeven in figuur Het Om het verloop van de reflectie van het schuin facet in functie van de BCB laagdikte te verklaren moet rekening gehouden worden met 2 effecten: interferentie en diffractie. Door diffractie zal de reflectie geleidelijk afnemen naarmate de BCB laag dikker wordt. Dit effect wordt belangrijker bij toenemende BCB laagdikte. Het bestaan van maxima en minima in het verloop is te wijten aan interferentie-effecten in de Fabry-Pérot caviteit. De exacte BCB laagdiktes waarvoor er een minimale en maximale reflectie optreed kunnen eenvoudig berekend worden. De Fabry-Pérot caviteit uit het schuin facet is in een vereenvoudigde vorm weergegeven in figuur 2.12 [11].

34 2.3 Simuleren van het schuin facet 22 Figuur 2.11: Reflectie van het schuin facet in functie van de dikte van de BCB laag Een maximum in het reflectiespectrum wordt bekomen bij constructieve interferentie. Constructieve interferentie treedt op indien het faseverschil tussen de invallende golf en de gereflecteerde golf gelijk is aan 0. (2ϕ + π) 0 = m2π t BCB = π + mπ = λ ( ) 0 1 2k 0 n BCB k 0 n BCB 2n BCB 2 + m (2.3) voor m = 0, 1, 2, 3,... Dit is dus bij BCB laagdiktes gelijk aan nm, nm, nm,... In figuur 2.11 is duidelijk te zien dat de maxima inderdaad bij deze laagdiktes optreden. Een minimum in het reflectiespectrum wordt bekomen bij destructieve interferentie. Dit treedt op indien het faseverschil tussen de invallende en gereflecteerde golf gelijk is aan π. (2ϕ + π) 0 = π + m2π t BCB = mπ k 0 n BCB = mλ 0 2n BCB (2.4) voor m = 1, 2, 3,... Dit is dus bij BCB laagdiktes gelijk aan nm, nm, nm,... In figuur 2.11 is duidelijk te zien dat de minima inderdaad bij deze laagdiktes optreden.

35 2.3 Simuleren van het schuin facet 23 Figuur 2.12: Fabry-Pérot caviteit van het schuin facet Bij destructieve interferentie circuleert het licht langer in de Fabry-Pérot caviteit. Daardoor zal het licht in de caviteit door diffractie transversaal uitbreiden. Dit versterkt diffractie effect leidt tot een grotere koppeling naar de hogere orde modes. Daar we een zo groot mogelijke reflectie wensen, kiezen we de dikte van de BCB laag zodanig dat er constructieve interferentie optreedt. Door de toenemende reductie van de reflectie bij dikkere BCB lagen wegens diffractie zijn de enige praktische BCB laagdiktes: nm en nm. Een BCB laagdikte van nm levert de hoogste reflectie en is ook gunstig voor het thermisch gedrag. Technologisch gezien is het bonden van III/V materiaal met een dergelijke BCB laagdikte moeilijker dan bij nm. Deze laatste laagdikte resulteert echter in een lagere reflectie van het schuin facet en slechter thermisch gedrag Antireflectie film De afhankelijkheid van de reflectie van het schuin facet ten gevolge van het interferentie effect kan vermeden worden met behulp van een antireflectie (=AR) film. De film moet tussen de BCB laag en het InP geplaatst worden. Indien we ons beperken tot een éénlaagse dunne film dan moet het filmmateriaal een brekingsindex hebben van n AR = ncontact n BCB = 2, 21 en een dikte van t AR = λ 0 /(4n AR ) = 175, 4nm Hoek van het schuin facet We sluiten deze bespreking af met de resultaten van de simulaties die de invloed van een afwijking op de ideale hoek bestuderen. Uit deze resultaten kunnen we de tolerantie op de hoek afleiden. Dit is voornamelijk van belang bij de fabricatie van het schuin facet. Het verloop van de reflectie van het schuin facet in functie van de hoek α aangeduid in figuur 2.8 is weergegeven in figuur In deze simulatie is de BCB laag 750 nm dik.

36 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser 24 Figuur 2.13: Gesimuleerde reflectie in functie van de hoek van het schuin facet Uit deze resultaten leiden we af dat de fabricatie van het schuin facet onder een juiste hoek een zeer kritisch proces is. De reflectie neemt sterk af naarmate de hoek verder afwijkt van de ideale hoek. De reflectie blijft echter groter dan 70 % bij hoeken tussen 43,5 en 45, Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser Nu de verschillende onderdelen (golfgeleider, facet,... ) van de laser afzonderlijk bestudeerd zijn, kan het uiteindelijk laserontwerp van start gaan. Naargelang het ontwerpcriterium kunnen de afmetingen van de laser bepaald worden door optimalisatie van een bepaalde parameter. Er zal blijken dat niet alle vereiste parameters, in het bijzonder de materiaalparameters, gegeven zijn. Bijgevolg zal er moeten nagegaan worden of een schatting van die parameters mogelijk is. Een fout veroorzaakt door een dergelijke schatting mag geen grote veranderingen in de te optimaliseren parameter veroorzaken Ontwerpmethodologie van een laser Een mogelijk ontwerpcriterium is bijvoorbeeld het minimaliseren van de drempelstroom I th (threshold current). Dit criterium is voor deze toepassing echter niet geschikt. Een lage drempelstroom leidt immers tot een lage differentiële winst (differential gain) en vice versa.

37 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser 25 Aangezien we een continu (CW) laser wensen te ontwerpen is het volgende criterium beter geschikt: minimaliseer de stroom I ref nodig om een vooraf bepaald uitgangsvermogen P ref te bekomen. Het verschil tussen de twee ontwerpcriteria is weergegeven in figuur Figuur 2.14: Ontwerpcriteria voor de laser Een eerste ontwerpmethode Als eerste ontwerp beschouwen we het geval die voldoet aan het eerste criterium. Dit is het minimaliseren van de drempelstroom I th. Om hieraan te voldoen moet een uitdrukking opgesteld worden die de afhankelijkheid van de drempelstroom I th uitdrukt ten opzichte van de vele verschillende parameters [12, 13]. Indien de geïnjecteerde stroom gelijk is aan de drempelstroom dan is de modale winst gelijk aan het totale verlies. Het totaal verlies is gelijk aan de som van de interne verliezen en de spiegelverliezen: Γg th = α i + α mir (2.5) met Γ de confinement factor over de kwantumputten, g th de winst op de drempel, α i de interne verliezen en α mir de spiegelverliezen. De winst op de drempel is gegeven door: g th = g d (N th N 0 ) (2.6) met g d de differentiële winst, N th de vrije ladingsdragersdichtheid op de drempel en N 0 de vrije ladingsdragersdichtheid bij transparantie. De spiegelverliezen worden gegeven door: α mir = 1 ( ) 1 2L ln R 1 R 2 (2.7)

38 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser 26 met L de caviteitslengte en R 1 (R 2 ) de reflectie van het linkse (rechtse) facet. Na substitutie van 2.7 en 2.6 in 2.5 kan 2.5 opgelost worden naar N th. We bekomen: N th = N ( α i + 1 ( )) 1 Γg d 2L ln (2.8) R 1 R 2 De ladingsdrager recombinatiesnelheid R(N) is gegeven door: R(N) = AN + BN 2 + CN 3 (2.9) met A de recombinatie coëfficiënt door het oppervlak en defecten, B de bimoleculaire recombinatie coëfficiënt en C de Auger recombinatie coëfficiënt. De rate equation voor ladingsdragers is gegeven door[14]: dn dt = I qv R(N) Γv gg d P (2.10) met q de lading van een elektron, V het volume van alle kwantumputten samen en v g de groepssnelheid. Op de drempel is de vrije ladingsdragersconcentratie N constant en is er geen uitgangsvermogen. Uit 2.10 volgt daaruit dat de drempelstroom I th gegeven is door: I th = qv R(N th ) (2.11) Het volume V van alle kwantumputten is gegeven door: V = N z W Lt qw (2.12) met N z het aantal kwantumputten, W de breedte van de golfgeleider en t qw de dikte van één kwantumput. Door formules 2.11 en 2.12 te combineren bekomen we als uiteindelijke uitdrukking voor de drempelstroom I th : I th = qn z W Lt qw R(N th ) (2.13) Deze uitdrukking geeft de afhankelijkheid weer van de drempelstroom op de vele andere parameters. De meeste van die parameters zijn gekend of zijn berekend door simulaties. De materiaalparameters kunnen opgezocht worden in de literatuur.

39 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser 27 Het verband tussen de drempelstroom en de caviteitslengte van de laser is moeilijk uit 2.13 in te schatten. In figuur 2.15 is dit verband weergegeven voor zowel een laser met 2 vlakke facetten als voor een laser met een vlak en schuin facet. Aan de andere parameters zijn realistische waarden toegekend. Figuur 2.15: Drempelstroom in functie van de caviteitslengte Het schuin facet verlaagt de spiegelverliezen. Daardoor verwachten we dat de drempelstroom kleiner is in het geval van een laser met een schuin facet. Verder merken we ook op dat de drempelstroom groter is bij korte en lange caviteiten. Er bestaat dus met andere woorden een optimale caviteitslengte. De spiegelverliezen domineren bij kleine caviteitslengtes waardoor de drempelstroom I th zeer groot is. Bij grotere caviteitslengtes verkleinen de spiegelverliezen (zie formule 2.7) waardoor de drempelstroom I th afneemt. Bij nog grotere caviteitslengtes neemt de drempelstroom terug toe doordat het oppervlak waar de stroom in geïnjecteerd wordt ook toeneemt. De benodigde stroomdichtheid J moet immers constant blijven bij toenemende caviteitslengte. Dit verklaart het lineair verband tussen de drempelstroom en caviteitslengte voor grote caviteiten.

40 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser Een tweede ontwerpmethode Het tweede ontwerp is gebaseerd op het tweede voorgestelde criterium. We wensen een laser te ontwikkelen waarbij we de geïnjecteerde stroom nodig voor een bepaald uitgangsvermogen P ref trachten te minimaliseren. Indien we veronderstellen dat het schuin facet wegens de geïntegreerde metalen spiegel perfect reflecteert, dan is het uitgangsvermogen P bij een geïnjecteerde stroom I groter dan de drempelstroom I th gegeven door: P = ω q η ext(i I th ) (2.14) met ω de pulsatie, I th de drempelstroom gegeven door 2.13 en η ext de externe efficiëntie gegeven door: η ext = η intα mir α mir + α i (2.15) met η int de interne efficiëntie. Deze waarde kan in een goede benadering gelijk aan 1 gesteld worden. De externe efficiëntie η ext is omgekeerd evenredig met de caviteitslengte L. De stroom I ref die geïnjecteerd moet worden om een uitgangsvermogen P ref te bekomen kan berekend worden uit 2.14: I ref = I th + q η ext ω P ref (2.16) De tweede term in deze uitdrukking is evenredig met de caviteitslengte L. Dit ontwerpcriterium heeft dus tot gevolg dat een ontwerp na optimalisatie een kleinere caviteit heeft ten opzichte van een geoptimaliseerd ontwerp waarbij het eerste criterium gebruikt wordt. Vergroten van het gewenst uitgangsvermogen P ref leidt ook tot kleinere caviteiten. Het verband tussen de caviteitslengte en injectiestroom I ref nodig om een bepaald uitgangsvermogen P ref te bereiken is weergegeven in figuur Dit verband is weergegeven voor verschillende waarden van P ref Sensiviteitsanalyse van de ontwerpparameters Nu de modellen opgesteld zijn om de dimensies van de laser te optimaliseren naargelang het gekozen ontwerpcriterium, kan de gevoeligheid van de parameters op het ontwerp nagegaan worden. Dit gebeurt door één van de parameters te variëren en de daaruit volgende

41 2.4 Optisch ontwerp van de halfgeleiderlaser 29 Figuur 2.16: Injectiestroom in functie van de caviteitslengte voor verschillende uitgangsvermogens wijzigingen op de ontwerpparameters na te gaan. Deze ontwerpparameters zijn hier de caviteitslengte, de drempelstroom,... Indien blijkt dat één van de parameters sterk beïnvloed wordt door de te variëren parameter, dan moet deze parameter met grote nauwkeurigheid bepaald worden. Na het uitvoeren van een dergelijke sensitiviteitsanalyse kan besloten worden dat de nauwkeurigheid van de gesimuleerde parameters voldoende is. Dit wil zeggen dat die parameters geen noemenswaardige invloed hebben op de ontwerpparameters. De ontwerpparameters blijken echter wel zeer gevoelig te zijn aan materiaalparameters. In ons geval zijn dit de vrije ladingsdragersdichtheid N 0 bij transparantie en differentiële winst g d. Om een geoptimaliseerd ontwerp te bekomen moeten de materiaalparameters met een grote nauwkeurigheid bekend zijn. Een mogelijke oplossing voor dit probleem is om deze materiaalparameters op te zoeken in de literatuur [14]. Doordat deze parameters sterk afhankelijk zijn van de eigenschappen van de actieve laag zoals de dikte van de kwantumputten, de materiaalsamenstelling, roosterconstanten,... is het praktisch echter onmogelijk om dergelijke waarden terug te vinden. Een andere mogelijkheid bestaat eruit deze materiaalparameters experimenteel te bepalen. Het volstaat om over een epi-materiaal te beschikken die dezelfde actieve laag heeft. Door verschillende lasers te fabriceren met variërende caviteitslengte kunnen de twee materiaal-

42 2.5 Ontwerp van een reflectieve optische versterker 30 parameters geëxtraheerd worden. Ter illustratie van dit probleem is het verband tussen de drempelstroom en de caviteitslengte voor twee verschillende waarden (1e18 cm 3 en 2e18 cm 3 ) van de vrije ladingsdragersdichtheid N 0 weergegeven in figuur Dit zijn waarden die frequent terug gevonden werden in de literatuur voor het gebruikte materiaalsysteem[14]. Figuur 2.17: Illustratie van de problematiek gerelateerd aan de materiaalparameters Er bestaat een eenvoudige verklaring voor dit probleem. We moeten ons realiseren dat de diktes van de kwantumputten en kwantumbergen in de orde van enkele nanometers groot zijn. Één nanometer bestaat uit ongeveer 10 atoomlagen. Om technologische redenen is het vandaag de dag nog steeds moeilijk om materiaaldeposities uit te voeren tot op enkele nanometers nauwkeurig. Hieruit volgt dat de fabricage van dergelijke epi-materialen moeilijk reproduceerbaar is. De onbekende materiaalparameters zijn echter sterk afhankelijk van de dikte van de verschillende lagen. Om die reden is het moeilijk om die materiaalparameters in de literatuur terug te vinden. Indien die parameters gekend moeten zijn, dan moeten ze experimenteel per epi-materiaal wafer bepaald worden. 2.5 Ontwerp van een reflectieve optische versterker In de inleiding is verwezen naar een mogelijke toepassing van de ontworpen laserdiode als reflectieve optische versterker (= RSOA)[1]. De reflectieve versterker is van nut bij de ontwikkeling van een kleurloze ( = golflengte onafhankelijke) transceiver.

43 2.5 Ontwerp van een reflectieve optische versterker Ontwerpvereisten Een invallende puls licht aan de ingang wordt versterkt indien de injectiestroomdichtheid J groter is dan de stroomdichtheid bij transparantie J tr. In formulevorm kan dit geschreven worden als: A = A 0 e (g α)l (2.17) met A de uitgangsintensiteit, A 0 de ingangsintensiteit, L de lengte van de reflectieve versterker en α de propagatieverliezen. De materiaalwinst g wordt gegeven door een uitdrukking van de vorm: ( ) J g = k 1 (2.18) J tr met k een evenredigheidsfactor. Het is de bedoeling om de uitgangsintensiteit A te moduleren met de datastroom. Door de injectiestroomdichtheid J te moduleren met de data, zal ook de materiaalwinst g gemoduleerd worden en bijgevolg ook de uitgangsintensiteit A. Wegens de geïntegreerde metalen spiegel zal dit gemoduleerd licht terug naar het ingangsfacet gereflecteerd worden. Een belangrijk aspect aan deze transceiver is dat het facet aan de ingang niet mag reflecteren. Indien dit facet zou reflecteren dan zou er laserwerking optreden. Door de laserwerking zou de materiaalwinst vastgeklemd zijn. Dit is echter iets dat we willen vermijden aangezien de materiaalwinst gemoduleerd moet worden door de injectiestroom. Verder consumeert het gereflecteerde licht ook vrije ladingsdragers waardoor er in de optische versterker sneller saturatie zal optreden. Daardoor verkleint het lineair gebied van de optische versterker Reduceren van de reflectie Een eerste techniek bestaat er uit om een antireflectie film aan te brengen op het ingangsfacet. In [1] is deze techniek al eerder al geprobeerd. De resultaten hiervan zijn echter niet veelbelovend. Een andere mogelijkheid bestaat eruit om de reflectieve optische versterker onder een hoek α ten opzichte van de golfgeleider te oriënteren. Deze techniek wordt verduidelijkt in figuur De hoek α kan bepaald worden met behulp van simulaties in FIMMPROP. Deze simulatietool staat de gebruiker toe om de propagatie van licht doorheen een golfgeleider te simuleren. Het simulatiemodel bestaat uit twee secties. De eerste sectie bestaat uit een

44 2.5 Ontwerp van een reflectieve optische versterker 32 Figuur 2.18: Reflectieve optische versterker onder een hoek alpha t.o.v. de golfgeleider golfgeleider die opgevolgd wordt door een sectie lucht. Het uiteinde van de golfgeleider is een vlak facet die onder een bepaalde hoek georiënteerd is. Door telkens de reflectie van het facet in functie van de hoek α naar de verschillende modes te berekenen, kan de optimale hoek α bepaald worden. De hoek α is optimaal indien onder die hoek de reflectie van al de optische modes minimaal is. In figuur 2.19, 2.20, 2.21 en 2.22 is deze reflectie in functie van de hoek van het facet weergegeven in het geval dat de invallende mode respectievelijk de fundamentele, de eerste, de tweede of de derde orde mode van de golfgeleider is. Figuur 2.19: Reflectie naar hogere orde modes van de fundamentele mode bij een schuin facet Na inspectie van deze figuren blijkt dat de reflectie van de verschillende modes het kleinst is bij hoeken gelijk aan 7 en 20.

45 2.6 Besluit 33 Figuur 2.20: Reflectie naar hogere orde modes van de eerste orde mode bij een schuin facet 2.6 Besluit In dit hoofdstuk zijn de optische aspecten behandeld van de in deze thesis beschouwde laserdiode. Daartoe zijn verschillende simulaties uitgevoerd om inzicht te krijgen in de verschillende ontwerpparameters van de laserdiode. Er is vertrokken van een standaard materiaalstructuur waarin al de belangrijkste lagen van een laserdiode aanwezig zijn. De structuur bestaat uit een SCH-MQW actieve laag omgeven door claddinglagen. Daarnaast zijn er nog contactlagen aanwezig voor de p- en n-type contacten. Het doel van het ontwerp is het bepalen van de diktes van deze lagen zodanig dat er aan een vooraf bepaald ontwerpcriterium voldaan is. De eerste simulaties die zijn uitgevoerd hadden tot doel de dimensies van de lagen in de lasergolfgeleider te bepalen. Tijdens het dimensioneren trachten we een zo groot mogelijke confinement factor te bekomen zonder dat daarvoor de modeverliezen extreem hoog worden. Die modeverliezen kunnen geminimaliseerd worden door dikke claddinglagen. Een tweede optisch aspect aan het ontwerp is de karakterisatie van het schuin facet. Met behulp van simulaties is gebleken dat het optisch gedrag van het schuin facet kan verklaart worden door rekening te houden met twee effecten: diffractie en interferentie. Uit de resultaten kan afgeleid worden dat de dikte van de BCB laag de grootste invloed heeft op

46 2.6 Besluit 34 Figuur 2.21: Reflectie naar hogere orde modes van de tweede orde mode bij een schuin facet de reflectie van het schuin facet. De reflectie is optimaal voor twee welbepaalde diktes: 250 nm en 750 nm. Daarnaast is ook de tolerantie van de hoek van het schuin facet bestudeerd. Er blijkt dat de fout op de ideale waarde van 45 slechts 1 mag zijn. Voor een grotere fout daalt de reflectie van het schuin facet snel. Na de simulaties kan het uiteindelijk ontwerp van de laser van start gaan. Het bepalen van de lagendiktes van de verschillende lagen gebeurt door te voldoen aan een bepaald ontwerpcriterium. Het ontwerpcriterium dat in deze thesis gevolgd is luidt: minimaliseer de benodigde injectiestroom nodig om een vooraf bepaald uitgangsvermogen te bereiken. Het daaruit voortvloeiende model vereist kennis van verscheidene parameters. Van die parameters zijn het voornamelijk de materiaalparameters van de actieve laag die de onbekenden zijn. Bijgevolg zijn we er niet in geslaagd om een optimaal ontwerp te bekomen. De oplossing voor dit probleem bestaat uit het fabriceren van verschillende laserdiodes met variërende afmetingen. De materiaalstructuur van die laserdiodes moet dezelfde actieve laag bezitten als van de laserdiodes waar we een optimaal ontwerp van wensen te bekomen. De onbekende parameters kunnen dan geëxtraheerd worden uit metingen van de gefabriceerde laserdiodes. Tenslotte zijn ook de ontwerpvereisten van reflectieve optische versterkers nagegaan. Be-

47 2.6 Besluit 35 Figuur 2.22: Reflectie naar hogere orde modes van de derde orde mode bij een schuin facet langrijk is hier dat de reflectie van het ingangsfacet minimaal is. Die reflectie kan geminimaliseerd worden door de optische versterker onder een bepaalde hoek te oriënteren relatief ten opzichte van de golfgeleider. Die hoek blijkt 7 en 20 te zijn.

48 THERMISCHE ASPECTEN VAN HET ONTWERP 36 Hoofdstuk 3 Thermische aspecten van het ontwerp Naast de optische aspecten spelen ook de thermische aspecten een belangrijke rol in het ontwerp van een halfgeleiderlaser. In dit hoofdstuk wordt het thermisch gedrag van de te ontwerpen component uitvoerig besproken. Om het thermisch gedrag van een component te bespreken moet het begrip thermische impedantie ingevoerd worden. De karakteristieken van een laser zijn sterk afhankelijk van de temperatuur. Bijgevolg moet tijdens het ontwerp van de laser de meest invloedrijke parameters op de thermische impedantie bepaald worden. Bij dit ontwerp zijn dit voornamelijk de BCB laagdikte en de breedte van de lasergolfgeleider. Verdere reductie van de thermische impedantie kan bekomen worden door de laser te voorzien van een thermisch via. Er worden in deze thesis twee mogelijke implementaties van een dergelijk thermisch via voorgesteld. Van elke implementatie is de thermische impedantie berekend en vergeleken met het ontwerp zonder thermisch via. Dit zal uiteindelijk leiden tot een ontwerp van een halfgeleiderlaser met een symmetrisch thermisch via. 3.1 Thermische impedantie Het thermisch gedrag van een component kan beschreven worden aan de hand van zijn thermische impedantie[15]. Na het invoeren van de definitie van dit begrip wordt de invloed van de temperatuur op de laserkarakteristieken besproken. Verder wordt de invloed van de BCB laagdikte en breedte van de lasergolfgeleider nagegaan op de thermische impedantie van de laser Definitie De verdeling van warmte (en dus de variatie in temperatuur) in een volume over de tijd wordt beschreven door de warmtevergelijking. Deze vergelijking, ook wel Fouriervergelij-

49 3.1 Thermische impedantie 37 king genoemd, is een 2 de orde partiële differentiaalvergelijking gedefinieerd als: T t ( r, t) = k 2 T ( r, t) (3.1) met k de thermische conductiviteit van het medium. vergelijking herleid tot de vergelijking van Laplace: In stationair regime wordt deze 2 T ( r) = 0 (3.2) Een oplossing van deze vergelijking kan bekomen worden door het opleggen van gepaste randvoorwaarden. Een bepaalde temperatuur kan opgelegd worden door middel van een Dirichlet randvoorwaarde: T ( r) = f( r) (3.3) voor alle r V. Een thermische isolator kan voorgesteld worden door middel van een Neumann randvoorwaarde: k T ( r) n = 0 (3.4) voor alle r V met n de normaal op het oppervlak van het beschouwd volume. Een warmtebron kan geïntroduceerd worden als: k T ( r) n = P therm( r) (3.5) met P therm de gedissipeerde warmteflux. Na het oplossen van de stationaire warmtevergelijking in een volume bestaat er een punt P met de grootste temperatuur T max. De thermische impedantie is gedefinieerd als: Z th = T max T amb P therm [Kcm 2 /W ] (3.6) met T amb = 293,15 K de omgevingstemperatuur van het beschouwd volume. Wegens de complexe geometrie van de te ontwerpen laser is het niet mogelijk om de warmtevergelijking analytisch op te lossen. Om die reden is er gebruik gemaakt van het eindige elementen pakket Comsol Multiphysics[16]. Dit simulatiepakket staat toe om meerdere fysische modellen die aan elkaar gekoppeld zijn, simultaan op te lossen. Wij gebruiken het pakket slechts om het tweedimensionale warmteprobleem in een dwarsdoorsnede van de laser op te lossen.

50 3.1 Thermische impedantie 38 De materiaalstructuur waarop de simulaties zijn uitgevoerd is reeds beschreven in paragraaf Het gebruikt model voor thermische simulaties is weergegeven in figuur 3.1. De randen van het substraat moeten voldoende ver van de mesa verwijderd zijn, zodat deze geen invloed hebben op het temperatuursverloop in de mesa. De warmtebron bevindt zich in het midden van de actieve laag. De vermogensdichtheid van deze bron is zodanig gekozen dat deze overeenstemt met een warmteflux van de mesa naar het substraat gelijk is aan 10 kw/cm 2. Figuur 3.1: Simulatiemodel voor thermische simulaties van een gebonden laserdiode Het enige warmtetransporttype dat in rekening is gebracht is conductie. Met convectie en straling is geen rekening gehouden. Voor alle randen, behalve de onderrand van het substraat, is de Neumann randvoorwaarde gebruikt. Dit wil zeggen dat die randen als een thermische isolator beschouwd worden. De temperatuur aan de onderrand van het substraat is gelijk aan een constante waarde, de omgevingstemperatuur. Alle gegenereerde warmte in het actief materiaal moet dus wegvloeien langs het substraat. Dit is een worstcase scenario. In de praktijk zal immers een deel van de gegenereerde warmte afgegeven worden door convectie aan de omringende lucht. De thermische conductiviteit van elk gebruikt materiaal is weergegeven in tabel 3.1. In de simulaties is er geen rekening gehouden met de temperatuursafhankelijkheid van de thermische conductiviteit. De oplossing van de stationaire warmtevergelijking voor het simulatiemodel van figuur 3.1 is weergegeven in figuur Invloed van opwarming op de laserkarakteristieken Wanneer de temperatuur van een opto-elektronische component wijzigt, worden diverse parameters beïnvloed. Om hoge temperaturen te vermijden moet de thermische impedantie van de component bijgevolg zo laag mogelijk gehouden worden. De invloed van de temperatuur op de uitgangsvermogen - stroomskarakteristiek (P-I) van een laserdiode is hoofdzakelijk te wijten aan de temperatuursafhankelijkheid van drie para-

51 3.1 Thermische impedantie 39 Materiaal Thermische conductiviteit [W/mK] Au 320 Ti 22 InGaAs 5 InP 68 In Ga As P (SCH) 4,65 In Ga As P (actief) 4,76 BCB 0,3 Si 130 Tabel 3.1: Thermische conductiviteit van gebruikte materialen Figuur 3.2: Oplossing van de stationaire warmtevergelijking van een gebonden laserdiode meters. Ten eerste is er de temperatuursafhankelijkheid van de bimoleculaire recombinatie coëfficiënt[17]: B(T ) = B 300K 300K T (3.7) Verder is er nog de temperatuursafhankelijkheid van de Auger recombinatie coëfficiënt[17]: ( C(T ) = C 300K exp E ( A 1 k B T 1 )) (3.8) 300 met k B de Boltzmann constante en E A een materiaalafhankelijke activatie-energie. Ten slotte is er nog de temperatuursafhankelijkheid van de optische winst. Bij hogere temperaturen verlaagt de winst door Fermi spreiding van de ladingsdragers[17]: ( g(t ) = g(300k) 1 dg ) T 300K dt (3.9) 300K g(300k)

52 3.1 Thermische impedantie Invloed van de BCB laagdikte op de thermische impedantie Uit tabel 3.1 blijkt dat van alle gebruikte materialen BCB de laagste thermische conductiviteit bezit, nl. 0.3W/mK. Door deze lage thermische conductiviteit is de dikte van de BCB laag de ontwerpparameter die het meeste invloed heeft op de thermische impedantie. Het verloop van de thermische impedantie in functie van de BCB laagdikte voor een 4 µm brede gebonden laserdiode is weergegeven in figuur 3.3. Figuur 3.3: Thermische impedantie i.f.v. de BCB laagdikte van een gebonden laserdiode Hoe dunner de BCB laag, hoe meer warmte er door de laag kan vloeien. Dit heeft aanleiding tot een lagere thermische impedantie van de laser. Naarmate de BCB laag dikker wordt zal het warmtetransport doorheen de BCB laag afnemen. Een grotere fractie van de gegenereerde warmte zal via de spacerlaag afgevoerd worden. Deze fractie wordt steeds groter bij toenemende BCB laagdikte waardoor de maximum temperatuur in de mesa toeneemt. De thermische impedantie neemt bijgevolg toe bij dikkere BCB lagen. Deze simulatie illustreert ook duidelijk het belang van de dikte van de spacerlaag. Hoe dikker de spacerlaag hoe meer warmte er zal afgevoerd worden. Dit leidt tot een reductie van de thermische impedantie van de laser. De dikte van de spacerlaag in de simulaties is gelijk aan 500 nm.

53 3.1 Thermische impedantie Invloed van de breedte van de mesa op de thermische impedantie Naast de dikte van de BCB laag speelt ook de breedte van de mesa een rol in het thermisch gedrag van een laser. Vergeleken met de dikte van de BCB laag is deze rol weliswaar beperkter. Om deze invloed na te gaan is de thermische impedantie berekend bij variërende breedte van de mesa. Telkens is de breedte van de warmtebron in de actieve laag constant gehouden. De resultaten hiervan kunt u terug vinden in figuur 3.4. Figuur 3.4: Thermische impedantie i.f.v. de mesabreedte bij een gebonden laserdiode De thermische impedantie neemt af naarmate de mesa breder wordt. De hoeveelheid gegenereerde warmte kan zich gemakkelijker verdelen over de mesa vooraleer naar het substraat geleidt te worden. Daardoor daalt de maximum temperatuur in de mesa met een kleiner thermische impedantie tot gevolg. Men zou hieruit kunnen besluiten dat de mesa zo breed mogelijk moet zijn. Dit zou echter een verkeerde conclusie zijn. Een verbreding van de mesa heeft immers een reductie in de stroomdichtheid J tot gevolg. Door de lage stroomdichtheid in een brede mesa is het aantal vrije ladingsdragers in het midden van de mesa (waar de optische mode zich bevindt) beperkt, waardoor de optische winst laag is. Dit probleem kan opgelost worden door bijvoorbeeld protonen te implanteren op de zijranden van de mesa. Hierdoor verhoogt de elektrische weerstand aan weerszijden van de mesa waardoor de geïnjecteerde stroom naar het midden van de mesa geleid wordt. De proton implantatie heeft echter weinig invloed op de thermische conductiviteit van het

54 3.2 Thermisch via voor een halfgeleiderlaser 42 III/V materiaal. Het uitvoeren van een proton implantatie stap zou deze thesis echter te ver uit zijn context leiden en wordt daarom niet meer verder besproken. 3.2 Thermisch via voor een halfgeleiderlaser Het thermisch gedrag van een halfgeleiderlaser kan slechts door een beperkt aantal ontwerpparameters beïnvloed worden. Om een verdere reductie van de thermische impedantie te bekomen moet een thermisch via aan de laserdiode toegevoegd worden. In deze paragraaf worden twee mogelijke implementaties van het thermisch via voorgesteld Geometrie van een thermisch via De enige mogelijkheid om de maximum temperatuur in de mesa te verminderen bestaat eruit de top van de golfgeleider te verbinden met het substraat door middel van een metaal. Als metaal is er voor goud gekozen wegens de grote thermische conductiviteit van 320 W/mK. Hierdoor zal de gegenereerde warmte in de actieve laag doorheen de top naar het substraat geleid worden. Naargelang de uitvoering van het thermisch via kan de gegenereerde warmte langs één kant of langs beide kanten naar het substraat geleid worden. Deze uitvoeringen noemen we de asymmetrische uitvoering respectievelijk de symmetrische uitvoering. De geometrie van beide types is weergegeven in figuur 3.5. Figuur 3.5: Asymmetrische en symmetrische uitvoeringen van het thermisch via De oplossing van de stationaire warmtevergelijking voor beide types uitvoeringen is weergegeven in figuur 3.6.

55 3.3 Besluit 43 Figuur 3.6: Oplossingen van het warmteprobleem bij asymmetrische en symmetrische uitvoering van het thermisch via Ontwerp van het thermische via Het ontwerp van een thermisch via vereist het bepalen van enkele parameters. Deze parameters zijn de dikte van het metaal van het thermisch via, de lengte van het metaal bovenop de mesa en de lengte van het metaal die in contact is met het substraat. Door middel van simulaties is gebleken dat de metaaldikte van het thermisch via de belangrijkste parameter is. Het verloop van de thermische impedantie in functie van de dikte van het metaal is weergegeven in figuur 3.7 voor beide types uitvoeringen. Ter vergelijking: de thermische impedantie van de laserdiode zonder thermisch via is gelijk aan 3.1 Kcm 2 /kw. De aanwezigheid van een thermisch via leidt duidelijk tot een vermindering van de thermische impedantie van een gebonden laser. Logischerwijs levert de symmetrische uitvoering de grootste winst op doordat de warmte langs twee verschillende paden weggeleid kan worden. Verder merken we ook op dat de winst op de reductie van de thermische impedantie verkleint naarmate de metaaldikte vergroot. Uit figuur 3.7 leiden we af dat een metaaldikte van 1.5 µm voldoende is. 3.3 Besluit In dit hoofdstuk zijn de thermische aspecten van het ontwerp van een halfgeleiderlaser behandeld. Zoals elke elektro-optische component wordt het thermisch gedrag beschreven

56 3.3 Besluit 44 Figuur 3.7: Thermische impedantie i.f.v. de metaaldikte van het thermisch via voor de asymmetrische en symmetrische uitvoering door het begrip thermische impedantie. Deze waarde is een maat voor het maximum temperatuursverschil in de component met de omgeving veroorzaakt door een gedissipeerde warmteflux. Bij een laser is vooral de uitgangsvermogen - stroom karakteristiek sterk temperatuursafhankelijk. Daarom zal men tijdens het dimensioneren van de component de thermische impedantie trachten te minimaliseren. Bij een gebonden laserdiode is de dikte van de BCB laag het meest invloedrijk op de thermische impedantie. Om thermische redenen geniet een dunne BCB laag daarom de voorkeur. De bredere mesa vermindert de thermische impedantie slechts in beperkte mate. Een verdere reductie van de thermische impedantie kan verkregen worden door de laserdiode te voorzien van een thermisch via. Van de twee voorgestelde uitvoeringen bleek de symmetrische versie de meest efficiënte. De belangrijkste parameter van een thermisch via is de dikte van het metaal waaruit het via bestaat. De thermische impedantie van de laserdiode is voldoende gereduceerd indien het thermisch via bestaat uit een goudlaag die dikker is dan 1.5 µm.

57 FABRICAGE 45 Hoofdstuk 4 Fabricage Na het ontwerp kan de fabricage van de halfgeleiderlaser van start gaan. Vooreerst dient er bepaald te worden op welk type substraat de laserdiode zal gebonden worden. Daarvoor moeten de verschillende voor- en nadelen van silicium en galliumarsenide met elkaar vergeleken worden. De fabricage van de laserdiode gebeurt in verschillende stappen. Elke stap dient op voorhand afzonderlijk uitgewerkt te worden. In dit hoofdstuk zal de fabricatieprocedure stap voor stap besproken worden. Waar nodig wordt eerst het benodigde masker van de uit te voeren stap besproken. Ook de eventuele problemen die opgetreden zijn tijdens de uitvoering van de stap zijn beschreven. Waar mogelijk wordt voor de opgetreden problemen een oplossing voorgesteld. We starten dit hoofdstuk echter met een overzicht van alle processtappen. 4.1 Overzicht van de processtappen Vooraleer in detail de verschillende stappen in het fabricageproces te bespreken, is het nuttig om eerst inzicht te krijgen in het complete fabricageproces. Daarna wordt in deze paragraaf de materiaalstructuur voorgesteld die gebruikt werd voor het fabriceren van de laserdiodes. De paragraaf wordt afgesloten met een korte beschouwing van de structuur van het ontworpen masker Processtappen Stap 1: definitie van de gouden metaalspiegels Figuur in de eerste stap moet een gouden metaalstructuur op het substraat aangebracht worden. Het aangebrachte goud functioneert als spiegel. Dit goud bevindt zich

58 4.1 Overzicht van de processtappen 46 Figuur 4.1: Stap 1 - definitie van de gouden metaalspiegels enkel onder het schuin facet. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.3. Stap 2: bonden van het III/V materiaal Figuur 4.2: Stap 2 - bonden van het III/V materiaal Figuur in deze stap wordt er III/V materiaal gebonden aan het substaat door middel van een BCB laag. Na de bonding wordt het substraat van het III/V materiaal verwijderd. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.4. Stap 3: definitie van het spacer-eiland Figuur 4.3: Stap 3 - definitie van het spacer-eiland

59 4.1 Overzicht van de processtappen 47 Figuur in deze stap wordt het aangebracht III/V materiaal opgesplitst in spacereilanden. Op elk spacer-eiland kan een laserdiode gedefinieerd worden. Daarvoor moet er met behulp van een natte ets doorheen het volledige materiaal geëtst worden. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.5. Stap 4: definitie van de mesa Figuur 4.4: Stap 4 - definitie van de mesa Figuur in deze stap wordt de lasergolfgeleider of mesa gedefinieerd door middel van droog etsen. Vooraleer het droog etsen van start kan gaan moet er eerst een SiO 2 masker aangebracht worden. Er wordt droog geëtst totdat de spacerlaag bereikt wordt. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.6. Stap 5: metallisatie van n-type contacten Figuur 4.5: Stap 5 - metallisatie van n-type contacten Figuur na de definitie van de mesa kan er op de vrijgekomen spacerlaag, n-type contacten aangebracht worden. Een n-type contact bestaat uit een legering van Au/Ge gevolgd door een laag nikkel. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.7.

60 4.1 Overzicht van de processtappen 48 Stap 6: bedekken met BCB Figuur 4.6: Stap 6 - bedekken met BCB Figuur in deze stap wordt het geheel bedekt met BCB. De aangebrachte BCB laag functioneert als een passivatielaag. Verder verzorgt het ook de isolatie tussen de n-type contacten en de later aan te brengen p-type contacten. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf Stap 7: openen van de BCB deklaag Figuur 4.7: Stap 7 - openen van de BCB deklaag Figuur in deze stap wordt de BCB deklaag ter hoogte van de n-type contacten en de top van de mesa verwijderd. Er zijn twee verschillende methodes om tot dit resultaat te komen. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf Stap 8: metallisatie van het p-type contact Figuur het p-type contact wordt aangebracht bovenop de mesa. Een p-type contact wordt gevormd door een dun laagje titaan met daarbovenop een goudlaag. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf 4.9.

61 4.1 Overzicht van de processtappen 49 Figuur 4.8: Stap 8 - metallisatie van het p-type contact Stap 9: FIB processing van het schuin facet Figuur 4.9: Stap 9 - FIB processing van het schuin facet Figuur in deze stap wordt een schuin facet geëtst met behulp van Focused Ion Beam (FIB). Door een bundel ionen met hoge energie op het vlakke facet onder een hoek te laten invallen, kan er een schuin facet verkregen worden. Om de fabricage te vereenvoudigen is er tijdens het ontwerp op gelet dat er bij één rand van de mesa geen p-type metaal aanwezig is. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf Stap 10: plating van contacten Figuur om thermische redenen moeten de metaalcontacten minstens 1.5 µm dik zijn. In de laatste stap worden de metalen daarom aangedikt om de gewenste dikte te verkrijgen. Dit aandikken gebeurt door middel van een elektroplating proces. Meer informatie over deze stap vindt u in paragraaf Materiaalstructuur In hoofdstuk 2 is gebleken dat het onmogelijk is om een optimaal ontwerp te bekomen door het ontbreken van de kennis van enkele materiaalconstanten van de actieve laag. Deze materiaalconstanten kunnen verkregen worden door middel van parameterextractie.

62 4.1 Overzicht van de processtappen 50 Figuur 4.10: Stap 10 - plating van contacten De eerste laserdiodes worden daarom gefabriceerd in een materiaalstructuur die reeds voorhanden is. Deze materiaalstructuur is weergegeven in tabel 4.1. Laagnaam Materiaal Laagdikte [nm] Spacerlaag n-inp (N D 1e18 cm 3 ) 550 / InP 50 Onderste SCH laag Q 1.25 SCH InGaAsP 130 MQW actieve laag: Kwantumputten 4 x Q 1.65 InGaAsP 8 Kwantumbergen 3 x Q 1.25 InGaAsP 15 Bovenste SCH laag Q 1.25 SCH InGaAsP 130 / InP 150 Topcladdinglaag p+ InP 1850 Contactlaag p++ InGaAs 150 Etsstoplaag p++ InP 50 Etsstoplaag InGaAs 150 Bufferlaag InP 100 Substraat InP / Tabel 4.1: Materiaalstructuur van de gefabriceerde halfgeleiderlasers Qua type materialen verschilt deze materiaalstructuur weinig met de materiaalstructuur gebruikt in de simulaties ( zie tabel 2.1). De twee extra InP lagen hebben geen betekenis en leveren verder ook geen moeilijkheden op. De actieve laag voorgesteld in deze materiaalstructuur zal later als vertrekpunt gebruikt worden nadat de materiaalconstanten bepaald zijn.

63 4.1 Overzicht van de processtappen Masker Tijdens een lithografieproces worden de verschillende patronen gevormd met behulp van een masker. De lay-out van het ontworpen masker is weergegeven in figuur Figuur 4.11: Lay-out van het ontworpen masker Het masker is opgedeeld in vier kwadranten. Elk kwadrant bevat een set lagen voor één type van de te fabriceren laserdiode. Deze types zijn: laserdiodes zonder thermisch via die niet geroteerd zijn laserdiodes met thermisch via die niet geroteerd zijn laserdiodes met thermisch via die geroteerd zijn onder een hoek van 7 laserdiodes met thermisch via die geroteerd zijn onder een hoek van 20 De onderste kwadranten met de geroteerde types kunnen aangewend worden voor het fabriceren van de reflectieve optische versterkers. De fabricageprocedure van deze types is analoog aan de fabricageprocedure van de niet-geroteerde types. Enkel tijdens het lithografieproces moet de overeenstemmende laag van het te fabriceren type gebruikt worden. De fabricage van deze types wordt verder niet meer besproken. Per type laser zijn de volgende afmetingen gevarieerd:

64 4.2 Keuze van het substraat 52 caviteitslengte [µm]: 500, 600, 700, 800, 900, 1000 breedte van de mesa [µm]: 3, 5, 7, 9, 15 Elke combinatie van deze waarden is per type vier keer aanwezig op het masker. Hierdoor ontstaat een extra vrijheidsgraad. Deze vrijheidsgraad zal aangewend worden voor het variëren van de hoek waaronder het schuin facet geëtst wordt. De verschillende lagen per kwadrant zullen afzonderlijk besproken worden in de paragraaf die de stap beschrijft waar de laag wordt gebruikt. 4.2 Keuze van het substraat Een belangrijke keuze die bij het begin van het fabricageproces gemaakt moet worden is die van het type substraat. In deze paragraaf worden twee types substraten, silicium en galliumarsenide, vergeleken met elkaar. Tenslotte wordt de procedure beschreven voor het kuisen van een siliciumsubstraat Silicium (Si) versus galliumarsenide (GaAs) Tijdens het ontwerp en de simulaties was het voor de optische aspecten niet nodig om rekening te houden met het type substraat. Bijgevolg kan de keuze van het substraat volledig bepaald worden door thermische, technologische en praktische redenen. Om thermische redenen geniet silicium de voorkeur wegens de grotere thermische conductiviteit ten op zichte galliumarsenide. Wegens de aanwezigheid van het thermisch via en de dikke BCB bonding laag wordt dit voordeel echter grotendeels teniet gedaan. Silicium biedt het grote voordeel dat er een standaard kuisoplossing (SC-1) bestaat. Met zo een oplossing is het mogelijk om zeer zuivere oppervlakken te bekomen. Dit is een vereiste voor het verkrijgen van een goede hechting met BCB. Voor III/V materialen zoals GaAs bestaan dergelijke kuisoplossingen niet. Een tweede voordeel van silicium is het feit dat silicium beter bestand is tegen etsmiddelen die gebruikt worden voor het verwerken van gebonden III/V materiaal. Bij GaAs als substraat zou het substraat mee geëtst worden aangezien GaAs ook tot de klasse van III/V materialen behoort. Een derde voordeel is dat silicium veel minder breekbaar is in vergelijking met III/V materialen. Het is daarom vele malen gemakkelijker om silicium te verwerken in plaats van galliumarsenide. Het daaruit volgende nadeel van silicium is dat het klieven veel moeilijker

65 4.3 Gouddepositie van metalen spiegels 53 is. Doordat silicium minder breekbaar is, is er een verhoogd risico dat er gekliefd wordt doorheen de gebonden laserdiodes in plaats van langs de laserdiodes. Voornamelijk wegens de moeilijkheid van het klieven zijn bij de eerste pogingen tot fabricatie van de lasers, galliumarsenide substraten gebruikt. Die pogingen zijn wegens het breken van de substraten tijdens de fabricage allemaal mislukt. Verschillende substraten zijn gebroken tijdens het lithografieproces. De oorzaak hiervan is dat de fotoresist na het spinnen dikker is op de randen van het sample. Op het moment waar het sample in contact moet komen met het masker, kan het substraat hierdoor breken. Na vele herhaalde pogingen is er uiteindelijk overgestapt naar een silicium substraat, goed wetende dat het klieven van dit type substraat vele malen moeilijker is Kuisen van een siliciumsubstraat In de meeste gevallen kan een substraatoppervlak gekuist worden met aceton, IPA (= iso-propyl alcohol) en gedeïoniseerd (DI) water. Voor silicium is er echter een betere kuisprocedure voorhanden, namelijk deze die gebruik maakt van een SC-1 (= standard cleaning-1) oplossing. De SC-1 oplossing verwijdert organische oppervlakteresten en oppervlaktedeeltjes. De oplossing bestaat uit 5H 2 O : 1H 2 O 2 : 1NH 3. Het ammoniak dient als oplosmiddel. Het waterstofperoxide dient als oxidatiemiddel. De procedure verloopt als volgt: 1. Spoel het sample met aceton, IPA en DI water. Blaas het sample daarna droog met N Bereid de oplossing 5H 2 O : 1H 2 O 2 : 1NH 3 voor. Dit wordt gedaan als volgt: (a) Plaats een mengsel van 150 ml H 2 O en 30 ml H 2 O 2 in een teflon beker op een warme plaat van 270 C. (b) Indien de temperatuur 70 bedraagt, moet er 30 ml NH 3 toegevoegd worden. (c) Wacht totdat de temperatuur van de oplossing terug 70 C bedraagt. 3. Plaats de silicium substraten 15 minuten in de oplossing. 4. Spoel de substraten af met water en blaas ze droog met N Gouddepositie van metalen spiegels De eerste stap bestaat uit de definitie van de geïntegreerde spiegel op het substraat. Deze spiegels zijn gouden vlakjes die op het substraat worden aangebracht door goud op te dampen.

66 4.3 Gouddepositie van metalen spiegels Masker voor gouddepositie Het masker voor de definitie van de goudspiegels is weergegeven in figuur Er is in deze stap geen verschil tussen de maskers voor laserdiodes met of zonder thermische via. Figuur 4.12: Masker voor de definitie van de goudspiegels Zoals eerder vermeld bestaat dit masker uit niks anders dan rechthoekjes op de plaatsen waar de gouden spiegels moeten komen. Aan de linkse en rechtse kant van het masker zijn er aligneringmarkers aangebracht. Deze markers maken het mogelijk om de maskers van de volgende stappen te aligneren relatief ten op zichte van dit patroon. Dit masker moet parallel gealigneerd zijn met de rand van het substraat. Hierdoor zullen de gefabriceerde lasers parallel komen te liggen met een kristalas van het substraat. Dit is noodzakelijk om succesvol de gefabriceerde laserdiodes te klieven in de laatste stap Depositie van metalen spiegels De eerste stap die uitgevoerd moet worden is een image-reversal proces. Een standaard image-reversal proces bestaat uit de volgende stappen: 1. Spoel het sample met aceton, IPA en DI water. Blaas het sample daarna droog met N 2.

67 4.3 Gouddepositie van metalen spiegels Plaats het sample op een warme plaat van 120 C om de negatieve invloed van wateradsorptie op het oppervlak te vermijden (= dehydration bake). 3. Spin een adhesie promotor op het sample voor 40 seconden met een spinsnelheid van 4000 rpm. 4. Plaats het sample op een warme plaat van 90 voor 5 minuten. 5. Spin positieve fotoresist (AZ 5214E) op het sample voor 40 seconden met een spinsnelheid van 4000 rpm. 6. Plaats het sample op een warme plaat van 90 voor 5 minuten. (= pre-bake) 7. Voer de fotolithografiestap uit inclusief de alignering. De belichtingstijd bedraagt 14 seconden. 8. Plaats het sample op een warme plaat van 120 voor 4 minuten. (= post-bake) 9. Belicht het sample zonder masker gedurende 40 seconden. (= flood exposure) 10. Ontwikkel de fotoresist in een oplossing van 3H 2 O : 1AZ400K gedurende 23 seconden. 11. Spoel het sample met DI water en blaas het daarna droog met N 2. Na het uitvoeren van deze stap ligt er een fotoresist patroon op het substraat met een tegengestelde polariteit dan de polariteit van het masker. Dit wil zeggen dat er geen fotoresist aanwezig is op plaatsen waar het sample onbelicht is. Verder vertonen de randen van het patroon een negatief hoekprofiel (zie figuur 4.13). Figuur 4.13: Lift-off proces Daarna moet de gouden spiegel gedeponeerd worden. Eerst wordt er een laagje titaan van 40 nm dik op het substraat opgedampt. Daarna wordt er goud opgedampt totdat de totale laagdikte 100 nm bedraagt. Het laagje titaan verbetert de hechting tussen het goud en het substraat. Een dikte van 100 nm is voldoende om een spiegelend oppervlak te verkrijgen. Na het opdampen volgt het lift-off proces. De samples worden in een petrischaal gelegd met aceton. Aceton zal de fotoresist die onder het metaal ligt oplossen. Daardoor zal

68 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen 56 het metaal die op de fotoresist ligt, los komen van het substraat (= lift-off). Het metaal dat direct op het substraat ligt, blijft op het substaat aanwezig. Het is duidelijk dat het negatief hoekprofiel van het resistpatroon gunstig is voor het oplossen van de fotoresist. Afhankelijk van het patroon kan een lift-off proces ongeveer 20 tot 30 minuten lang duren. Dit proces kan echter versneld worden door de samples in een ultrasonisch trilbad te plaatsen. Dit mag echter alleen toegepast worden indien de te definiëren structuren niet te klein zijn (orde 5µm). Een foto van een sample na de definitie van de goudspiegels is weergegeven in figuur Figuur 4.14: Sample na definitie van de goudspiegels 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen De volgende stap bestaat uit het integreren van een III/V materiaal op het substraat[18, 19, 20]. De technologie die hiervoor nodig is wordt in deze paragraaf besproken. Het bondproces wordt stap voor stap uitgelegd. Dit alles leidt tot een substraat waarop een III/V epi-materiaal gebonden is. Uit dit gebonden materiaal kunnen de laserdiodes gefabriceerd worden DVS-BCB Onder heterogene integratie verstaat men de technologie die het mogelijk maakt verschillende materiaalsystemen te integreren op één enkel substraat. In deze thesis wordt een bon-

69 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen 57 dingtechnologie toegepast die gebruik maakt van een intermediaire laag. Die laag functioneert als lijm -laag tussen het materiaalsysteem en het substraat. Dit wordt ook wel adhesieve bonding genoemd. Typisch wordt als materiaal een polymeer gebruikt. Het polymeer die in deze thesis gebruikt wordt is DVS-BCB (= divinylsiloxane-bis-benzocyclobuteen), kortweg BCB. In hoofdstuk 2 is uit simulaties gebleken dat de BCB laag een welbepaalde dikte moet hebben, namelijk 250 nm of 750 nm. Deze afmeting is de dikte van de BCB laag tussen een goudspiegel en een spacerlaag. Doordat de goudlaag van de spiegels 100 nm dik is, moet de dikte van de BCB laag over het ganse substraat 350 nm respectievelijk 850 nm bedragen. De BCB laagdikte na spinnen hangt in belangrijke mate af van de spinsnelheid. Bij gebruik van pure BCB kunnen de gewenste diktes, zelf bij zeer hoge spinsnelheden, niet verkregen worden. Om dunnere BCB laagdiktes te verkrijgen moet er een oplossing gebruikt worden van pure BCB en mesithyleen[21]. Vele experimenten zijn uitgevoerd om de gewenste laagdiktes te bekomen. Verschillende oplossingen van pure BCB en mesithyleen zijn met verschillende spinsnelheden op een InP substraat gespind. Telkens is de dikte van de resulterende BCB laag opgemeten. De gemeten BCB laagdikte in functie van de spinsnelheid voor een 3BCB:1Mes oplossing is weergegeven in figuur Voor een 3BCB:2Mes oplossing zijn de resultaten van de metingen weergegeven in figuur Figuur 4.15: BCB laagdikte i.f.v. de spinsnelheid voor 3BCB:1Mes

70 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen 58 Figuur 4.16: BCB laagdikte i.f.v. de spinsnelheid voor 3BCB:2Mes Uit deze resultaten blijkt dat een BCB laag van 850 nm bekomen kan worden met een 3BCB:1Mes oplossing gespind met een rotatiesnelheid van 1700 rpm. Een BCB laag van 350 nm dik kan bekomen worden met een 3BCB:2Mes oplossing gespind met een rotatiesnelheid van 3700 rpm. Tenslotte wil ik nog opmerken dat de BCB laagdikte na spinnen niet gelijk is aan de BCB laagdikte na bonden. Door de manuele aard van het bondproces is de laagdikte niet reproduceerbaar. Reproduceerbare laagdiktes kunnen bekomen worden door automatisch te bonden met behulp van een bondmachine. In deze thesis is daar echter geen gebruik van gemaakt Het bondproces De eerste stap in het bondproces is het voorbereiden van het te bonden III/V materiaal. Uit een epi-materiaal wafer wordt een klein stukje (en. die) gekliefd. Daarna wordt de die vastgehecht op een dragerwafer door middel van fotoresist (AZ 9260). De epi-laag van de te bonden die bevindt zich bovenaan. Hierdoor kan het oppervlak van de die gemakkelijk gekuist worden met aceton, IPA en DI water. Daarna wordt er een BCB laag aangebracht bovenop het substraat met de goudspiegels door middel van spincoating. Voor deze thesis zijn er laserdiodes gefabriceerd met verschillende BCB laagdikte: 350 nm of 850 nm.

71 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen 59 Na het spinnen van de BCB:Mes oplossing moet het sample 5 minuten op een warme plaat van 150 worden geplaatst (en. precure). Hierdoor verdampt de resterende hoeveelheid mesithyleen van het gespinde materiaal. De grootste hoeveelheid zou echter al na het spinnen moeten verdampt zijn. Tijdens de precure fase hervloeit het BCB materiaal wat gunstig is voor de planarisatie. Na de precure fase moet de dragerwafer met de die tegen het substraat aan worden gedrukt. Daarna moet de die over het substraat verschoven worden om eventuele luchtbellen onder de die te vermijden. Het is zeer belangrijk dat de kristalassen van de te bonden die parallel met de kristalassen van het substraat komen te liggen. Dit is noodzakelijk om in de laatste stap een goede klief te verkrijgen. De laatste stap in het bondproces is het doorharden (en. curen) van het BCB meteriaal. Het temperatuursprofiel van deze stap is weergegeven in figuur Figuur 4.17: Temperatuursprofiel voor het doorharden van BCB Verwijderen van het substraat van het gebonden materiaal Nadat het III/V materiaal gebonden is op het sample moet het substraat van het gebonden materiaal verwijderd worden. Daarvoor bestaan er meerdere technieken. De meest

72 4.4 Heterogene integratie van III/V materialen 60 gebruikte techniek bestaat uit een combinatie van mechanisch polijsten en chemisch etsen. Dit is ook de techniek die in deze thesis is toegepast. Het mechanisch polijsten gebeurt door middel van een slurrie van polijststof. Dit is typisch een suspensie van AlOx. Afhankelijk van het te polijsten materiaal moet de grootte van de polijstdeeltjes, de druk op de samples en de rotatiesnelheid van de polijstschijf geoptimaliseerd worden. Na het mechanisch polijsten wordt het resterende deel van het substraat (ongeveer 70 µm) chemisch weg geëtst. Een InP substraat kan nat weg geëtst worden met waterstofchloride HCl. Om het epi-materiaal bovenop het substraat te beschermen van de natte ets zijn er etsstoplagen voorzien (zie tabel 4.1). Een etsstoplaag is een laag een zeer hoge etsselectiviteit tegen het te beschermen etsmiddel. Een InGaAs laag kan als etsstoplaag gebruikt worden tegen HCl. De InGaAs etsstoplaag kan verwijderd worden met een korte dip in een 1H 2 O : 1H 2 SO 4 : 3H 2 O 2 oplossing. De daaropvolgende InP etsstoplaag kan terug verwijderd worden door het sample enkele seconden in HCl te houden. Tijdens het chemisch wegetsen van het InP substraat met HCl ontstaan er kleine hellingen aan de randen bovenop het gebonden epi-materiaal. Dit is geïllustreerd in figuur Figuur 4.18: Ontstaan van hellingen op de randen van het gebonden materiaal Het ontstaan van de hellingen is te wijten aan het anisotroop etskarakter van HCl. HCl etst niet door het (112) kristalvlak van InP. Het (112) kristalvlak vormt een hoek van 35 met het oppervlak van het gebonden materiaal. Bijgevolg worden er tijdens het nat etsen hellingen gevormd aan de randen van het gebonden materiaal onder een hoek van 35. Dit is een belangrijk nadeel van het chemisch wegetsen van het resterende substraat. In een lithografieproces bijvoorbeeld leveren de hellingen moeilijkheden op tijdens het in contact brengen van het sample met het masker. Om deze problemen te vermijden worden de randen met behulp van een pincet manueel weg gekrabd.

73 4.5 Definitie van de spacer-eilanden Definitie van de spacer-eilanden Nadat het III/V materiaal succesvol gebonden is op het substraat moet het opgedeeld worden in spacer-eilanden. Een spacer-eiland bakent het gebied af waarop één laserdiode gedefinieerd kan worden. De afzonderlijke spacer-eilanden moeten volledig elektrisch geïsoleerd zijn van elkaar. Daarvoor moet het III/V materiaal volledig doorgeëtst worden tot aan de BCB laag Masker voor de definitie van spacer-eilanden Het maskerpatroon nodig voor de definitie van de spacer-eilanden is weergegeven in figuur In deze stap moet er onderscheid gemaakt worden tussen de maskers voor laserdiodes met of zonder thermisch via. Figuur 4.19: Maskerpatroon voor de definitie van spacer-eilanden voor laserdiodes met of zonder thermisch via Het spacer-eiland van een laserdiode zonder thermisch via is rechthoekig. Voor een laserdiode met thermisch via is het benodigde maskerpatroon in essentie ook een rechthoek. Het verschil tussen de twee types is dat er aan de randen van de rechthoek, rechthoekige openingen gemaakt zijn. Door deze openingen kan het thermisch via bovenop de laserdiode in contact worden gebracht met het substraat Etsen van spacer-eilanden De afzonderlijke spacer-eilanden moeten elektrisch geïsoleerd zijn van elkaar. Daarvoor moet het gebonden III/V materiaal volledig doorgeëtst worden tot aan de BCB laag. De eerste stap bestaat uit het uitvoeren van een standaard lithografie proces. De procedure van deze stap verloopt als volgt:

74 4.5 Definitie van de spacer-eilanden Spoel het sample met aceton, IPA en DI water. Blaas het sample daarna droog met N Plaats het sample op een warme plaat van 120 C om de negatieve invloed van wateradsorptie op het oppervlak te vermijden (= dehydration bake). 3. Spin een adhesie promotor op het sample voor 40 seconden met een spinsnelheid van 4000 rpm. 4. Plaats het sample op een warme plaat van 90 voor 5 minuten. 5. Spin positieve fotoresist (AZ 5214E) op het sample voor 40 seconden met een spinsnelheid van 4000 rpm. 6. Plaats het sample op een warme plaat van 90 voor 5 minuten. (= pre-bake) 7. Voer een fotolithografiestap uit inclusief alignering. De belichtingstijd bedraagt 25 seconden. 8. Ontwikkel de fotoresist in een oplossing van 3H 2 O : 1AZ400K gedurende 23 seconden. 9. Spoel het sample met DI water en blaas het daarna droog met N 2. Daarna moeten de spacer-eilanden gevormd worden door middel van een natte ets. InGaAs kan geëtst worden met een 18H 2 O : 1H 2 SO 4 : 1H 2 O 2 of een 1H 2 O : 1H 2 SO 4 : 3H 2 O 2 oplossing. Deze oplossingen hebben een etssnelheid van 100 nm/min respectievelijk 200 nm/min. Wegens de verschillende etssnelheid hangt de keuze van de te gebruiken oplossing af van de dikte van de te etsen laag. Voor de 150 nm dikke contactlaag moet een 18H 2 O : 1H 2 SO 4 : 1H 2 O 2 oplossing gebruikt worden. Voor de 337 nm dikke actieve laag kan een 1H 2 O : 1H 2 SO 4 : 3H 2 O 2 oplossing gebruikt worden. Het materiaal van de claddinglagen is InP. Voor het etsen van InP wordt een 3HCl : 7H 3 P O 4 oplossing gebruikt. De etsnelheid van deze oplossing is ongeveer 800 nm/min. De materiaalstructuur weergegeven in tabel 4.1 kan met behulp van bovenstaande informatie doorgeëtst worden door de volgende stappen uit te voeren: 1. Houdt het sample in een 18H2O:1H2SO4:1H2O2 oplossing gedurende 90 seconden om de 150 nm dikke contactlaag weg te etsen. 2. Houdt het sample in een 3HCl:7H3PO4 oplossing gedurende 150 seconden om de 2 µm dikke topcladdinglaag weg te etsen. 3. Houdt het sample in een 1H2O:1H2SO4:3H2O2 oplossing gedurende 4 minuten om de 337 nm dikke actieve laag weg te etsen.

75 4.5 Definitie van de spacer-eilanden Houdt het sample in een 3HCl : 7H 3 P O 4 oplossing gedurende 40 seconden om de 600 nm dikke spacerlaag weg te etsen. Foto s van enkele samples na het uitvoeren van deze stappen zijn weergegeven in figuur Figuur 4.20: Samples na de definitie van de spacereilanden ter illustratie van het onderetsprobleem We hebben hier duidelijk te maken met een onderets probleem. Na het uitvoeren van deze stap blijft er bijna geen materiaal meer over voor de definitie van de lasergolfgeleiders. Door te experimenteren met de etstijden en gebruikte oplossingen werd het beste resultaat bekomen door in de derde stap een 1H 2 SO 4 : 1H 2 O 2 oplossing te gebruiken in plaats van de 1H 2 O : 1H 2 SO 4 : 3H 2 O 2 oplossing. De tijd nodig om met deze trage oplossing doorheen de actieve laag te etsen bedroeg 14 minuten. Het eindresultaat na het uitvoeren van deze stappen is weergegeven in figuur Figuur 4.21: Samples na de definitie van de spacer-eilanden

76 4.6 Definitie van de lasergolfgeleider 64 Zelfs bij het gebruik van de trage oplossing treed er nog steeds onderetsing op. De onderets is echter vele malen kleiner waardoor het nu wel mogelijk is om lasergolfgeleiders te definiëren. De onderets zal wel problemen veroorzaken tijdens het etsen van het schuin facet met de FIB. Om het onderets probleem helemaal op te lossen zou de definitie van de spacer-eilanden moeten gebeuren door middel van een droge ets. Dit droogets proces zou ruw geschat echter twee dagen duren. Om deze lange verwerkingstijd te vermijden is er uiteindelijk toch geopteerd voor een uitvoering met een natte ets. 4.6 Definitie van de lasergolfgeleider De volgende stap betreft het definiëren van de lasergolfgeleider of mesa in het spacer-eiland materiaal. Daarvoor moet het spacer-eiland (op de mesa na) droog geëtst worden totdat de spacerlaag bereikt wordt Masker voor de definitie van de lasergolfgeleider Het masker voor de definitie van de lasergolfgeleider is weergegeven in figuur Er is in deze stap geen verschil tussen de maskers voor laserdiodes met of zonder thermische via. Figuur 4.22: Masker voor de definitie van de lasergolfgeleiders

77 4.6 Definitie van de lasergolfgeleider 65 Dit patroon bestaat uit strepen van verschillende breedte: 3 µm, 5 µm, 7 µm, 9 µm en 15 µm. De strepen zijn continu tussen de verschillende laserdiodes met variërende caviteitslengte. De bedoeling hiervan is om de continuïteit van het fotoresistpatroon ook op de rand van het spacer-eiland te verzekeren. Enkel voor de bredere mesas kon de continuïteit van het resistpatroon op de rand bekomen worden. Dit probleem is geïllustreerd in figuur Figuur 4.23: Discontinuïteit in het mesa resistpatroon op de rand van het spacer-eiland Etsen van de lasergolfgeleider De lasergolfgeleiders worden gefabriceerd door middel van een droge ets. Voor de definitie van de lasergolfgeleiders volstaat een resistpatroon als etsmasker niet. De te definïeren mesa is ongeveer 2 µm hoog. Het resistpatroon zou al weggeëtst zijn nog voor dat de mesa volledig gedefinieerd is. Om dit probleem op te lossen moet een masker van SiO2 gebruikt worden. Daarom wordt eerst een laag SiO2 van 250 nm dik gedeponeerd op het sample. In deze laag zal het etsmasker gevormd worden. Dit gebeurt door middel van een standaard lithografieproces zoals beschreven in paragraaf Nadat het resistpatroon is aangebracht kan het etsmasker gevormd worden door middel van een droge ets. Het droog etsen van SiO 2 gebeurt door het voortdurend herhalen van twee stappen. In een eerste stap wordt er geëtst in een H 2 /CH 4 gasmengsel. Tijdens deze stap worden er polymeren gevormd die het verder etsen van het SiO 2 belemmeren. Daarom wordt er na 90 seconden een O 2 plasma ets uitgevoerd om het gevormde polymeer te verwijderen. Deze tweede stap duurt ongeveer één minuut. Deze twee stappen worden voortdurend herhaald totdat de gewenste etsdiepte bereikt is. Nu het SiO 2 etsmasker is aangebracht kan de lasergolfgeleider gedefinieerd worden. Een overzicht van de te volgen stappen is weergegeven in figuur 4.24.

78 4.6 Definitie van de lasergolfgeleider 66 Figuur 4.24: Etsen van een lasergolfgeleider Eerst wordt de contactlaag en het grootste deel van de topcladdinglaag droog geëtst. Het resterende deel van de topcladdinglaag wordt nat geëtst in een 3HCl : 7H 3 P O 4 oplossing. Na het nat etsen is met zekerheid de actieve laag bereikt. De dunnere actieve laag kan nu op een beter gecontroleerde manier droog geëtst worden. Er is geëtst geweest tot in een klein deel van de spacerlaag. Hierdoor verzekeren we er ons van dat de toekomstige n-type contacten op de spacerlaag gedeponeerd zullen worden. De ets in de spacerlaag moet echter zo klein mogelijk zijn aangezien deze laag de grootste invloed heeft op het thermisch gedrag van de laserdiode. De samples na het uitvoeren van deze stap zijn weergegeven in figuur Figuur 4.25: Samples na de definitie van de lasergolfgeleiders

79 4.7 N-type metallisatie N-type metallisatie Het maskerpatroon nodig voor de definitie van de n-type contacten is weergegeven in figuur In deze stap moet er onderscheid gemaakt worden tussen maskers voor laserdiodes met of zonder thermisch via. Figuur 4.26: Maskerpatroon voor de definitie van n-type contacten voor laserdiodes met of zonder thermisch via De n-type contacten moeten gedefinieerd worden op de vrijgekomen spacerlaag. De randen van de contacten liggen 5 µm verwijderd van de rand van het spacer-eiland en de mesa Depositie van n-type contacten Het fabricageproces van de depositie van n-type contacten is quasi identiek aan dat van de depositie van de goudspiegels. Het bestaat dus uit een image-reversal proces, een metaaldepositie en een lift-off proces. Het verschil zit hem in de parameters van het image-reversal proces. De vorming van een patroon in fotoresist wordt immers bemoeilijkt door de aanwezigheid van de mesa. Om een goed resistpatroon te verkrijgen moet ook de mesa bedekt zijn met fotoresist. Om een meer dan 2 µm dikke fotoresistlaag te verkrijgen, is er twee maal fotoresist gespind met een rotatiesnelheid van 3000 rpm gedurende 40 seconden. Een dikkere resistlaag vereist ook een langere belichtingstijd: 16 seconden voor de eerste belichting met masker en 60 seconden voor de tweede belichting zonder masker. De ontwikkeltijd moet verlengd worden tot 26 seconden. Een n-type contact bestaat uit twee verschillende metaallagen. De eerste laag bestaat uit een Au/Ge legering en is 150 nm dik. De tweede laag bestaat uit nikkel en is 60 nm dik.

80 4.8 Aanbrengen en openen van een BCB deklaag 68 De samples na het uitvoeren van deze stap zijn weergegeven in figuur Figuur 4.27: Samples na de definitie van de n-type contacten 4.8 Aanbrengen en openen van een BCB deklaag De volgende stap bestaat uit het bedekken van de samples met een BCB laag. Deze werkt als een passivatielaag en als een isolator tussen de n-type en p-type contacten. Op de plaatsen waar de buitenwereld elektrisch contact met de laserdiode moet kunnen maken, moet de BCB deklaag geopend worden Aanbrengen van de BCB laag Het is belangrijk dat het volledige sample bedekt wordt met een BCB laag. Daarvoor wordt pure BCB gebruikt. De BCB werd gespind met een rotatiesnelheid van 2000 rpm gedurende 40 seconden. Volgens eerdere experimenten met dit type BCB zou de laagdikte groter dan 2 µm moeten zijn. Met andere woorden: het sample zou volledig bedekt moeten zijn. Na het spinnen moet de BCB doorhard worden. Het daarvoor benodigde temperatuurprofiel is weergegeven in figuur Maskers voor het openen van de BCB deklaag Het maskerpatroon nodig om de BCB deklaag te openen is weergegeven in figuur Er zijn twee mogelijke manieren om de BCB deklaag te openen. Dit hangt af van de gevolgde fabricatieprocedure. In deze stap moet er ook onderscheid gemaakt worden tussen de maskers voor laserdiodes met of zonder thermisch via.

81 4.8 Aanbrengen en openen van een BCB deklaag 69 Figuur 4.28: Maskerpatroon voor het openen van de BCB deklaag voor laserdiodes met of zonder thermisch via De gebieden die bedekt zijn, zijn de gebieden waar de BCB laag geopend moet worden. Dit zijn: gebied waar de n-type contacten liggen gebied waar de p-type contacten zullen komen te liggen ( = de top van de mesa) gebied waar de thermische via in contact moet komen met het substraat gebied waar het schuin facet geëtst zal worden met de FIB Het vierkant bovenop één van de n-contact gebieden voor de types zonder thermisch via voorziet de elektrische isolatie tussen het n-contact en het daarbovenop te definiëren p-type contact. De ruimte tussen de rand van de opening en de mesa bedraagt 10 µm. De maskers nodig voor het uitvoeren van de twee verschillende methodes verschillen enkel in een bijkomende opening op de top van de mesa Openen van de BCB deklaag Er zijn twee verschillende methodes om de BCB laag te openen. In deze thesis is de eerste methode gevolgd. In de eerste methode is de eerste stap het droogetsen van de BCB deklaag totdat de top van de mesa vrij gemaakt is. Daarna volgt er een image-reversal proces waardoor er fotoresist komt te liggen op alle gebieden die niet moeten worden geopend. Tenslotte volgt er nog een droogets stap waarbij de BCB die niet bedekt is met fotoresist verwijderd wordt. De tweede methode start meteen met een image-reversal proces. De BCB in de gebieden waar geen fotoresist aanwezig zal worden weggeëtst.

82 4.9 P-type metallisatie 70 Het image-reversal proces vereist door de grote stap geïntroduceerd door de mesa dat er tweemaal fotoresist gespind wordt. De gebruikte parameters zijn dezelfde als die beschreven in paragraaf Het droog etsen van BCB gebeurt door middel van een ICP plasma ets in een 5SF 6 : 40O 2 omgeving. Tijdens het openen van de BCB laag zal ook het resterende SiO 2 op de top van de mesa verwijderd worden. Dit SiO2 is afkomstig van het etsmasker die gecreëerd is tijdens het definiëren van de lasergolfgeleiders. De eerste methode biedt meerdere voordelen ten opzichte van de tweede methode. Ten eerste worden de kleine openingen ter hoogte van de mesa vermeden. Ten tweede wordt het risico vermeden dat de hiernavolgende p-type metallisatie niet tot aan de contactlaag zou reiken. Aangezien de dikte van de BCB laag bovenop de mesa niet op voorhand gekend is, is dit een reëel risico. Ten derde kan in de eerste methode ook het resterende SiO 2 afkomstig van het mesa etsmasker weg geëtst worden. De samples na het uitvoeren van deze stap zijn weergegeven in figuur Figuur 4.29: Samples na het openen van de BCB deklaag 4.9 P-type metallisatie Nu de contactlaag van de mesa vrijgemaakt is kan het p-type contact bovenop de mesa gedefinieerd worden Masker voor de definitie van p-type contacten Het maskerpatroon nodig voor de definitie van de p-type contacten is weergegeven in figuur In deze stap moet er onderscheid gemaakt worden tussen maskers voor laserdiodes met of zonder thermisch via.

83 4.10 Fabricatie van het schuin facet 71 Figuur 4.30: Maskerpatroon voor de definitie van p-type contacten voor laserdiodes met of zonder thermisch via Voor het type zonder thermisch via bestaat het masker uit een lange lijn die 10 µm breder is dan de breedte van de mesa. Verder is er ook een p-type contacteiland aanwezig in het patroon. Dit contacteiland komt bovenop het BCB materiaal te liggen die in de vorige stap niet weggeëtst is geweest. Voor het type met thermisch via wordt tijdens de p-type metallisatie zowel het p-type contact als het thermisch via gevormd. Voor een efficiënt thermisch via moet het gedeponeerd materiaal in contact gebracht worden met het substraat Depositie van p-type contacten Een p-type contact bestaat net als een n-type contact uit twee types metalen. De eerste metaallaag bestaat uit titaan en is 40 nm dik. De tweede metaallaag bestaat uit goud is en is dikker dan 150 nm. Het fabricageproces van de p-type contacten is qua stappen identiek aan het fabricageproces van de n-type contacten (zie paragraaf 4.7.1). De samples na het uitvoeren van deze stap zijn weergegeven in figuur Fabricatie van het schuin facet Het belangrijkste aspect van deze thesis is de karakterisatie van het schuin facet. Het schuin facet moet geëtst worden op de voorziene ruimte door middel van Focused Ion Beam (FIB)[22, 23]. In deze paragraaf wordt de fabricage van het schuin facet in detail besproken. Na een algemene beschouwing van het werkingsprincipe van de FIB worden de problemen besproken die de fabricatie vermoeilijken.

84 4.10 Fabricatie van het schuin facet 72 Figuur 4.31: Samples na de definitie van de p-type contacten Focused Ion Beam (FIB) Het basisprincipe van de FIB is gebaseerd op dat van een SEM (= scanning electron microscope). Bij een FIB wordt een ionenbundel gebruikt in plaats van een elektronenbundel. De werking wordt schematisch weergegeven in figuur De ionenbundel wordt opgewekt uit vloeibare metaal ionen. Voor de metaal ionen worden in de meeste FIB implementaties Ga + ionen gebruikt. De metaal ionen worden ingeschoten met een stroom tot 50 na en een energie tot 30 kev. De spotgrootte van de ionenbundel wordt bepaald door de aanwezige set lenzen en aperturen. Door de ionenbundel te laten invallen op een sample ontstaat er een signaal dat informatie bevat over de topografie van het sample. Het invallen van de ionen gaat echter altijd gepaard met het opsputteren van het substraat. Het opsputteren van het substraat leidt tot vervormingen in de topografie van het substraat. In tegenstelling tot een SEM is een FIB dus altijd inherent destructief. Het is dit destructief karakter die aangewend wordt om te etsen. Voor deze thesis is gebruik gemaakt van een FEI dual-beam 600. Dit toestel beschikt zowel over een ionenbundel als een elektronenbundel. Een dual-beam systeem biedt het voordeel dat het sample niet beschadigd moet worden tijdens het inspecteren. Het inspecteren van het sample kan immers door gebruik te maken van de elektronenbundel. Verder kan er ook nog met behulp van additionele naalden gassen geïnjecteerd worden. Met behulp van deze precursorgassen kunnen er metalen gedeponeerd worden, platina bijvoorbeeld. Platina is vereist om een dwarsdoorsnede te maken.

85 4.10 Fabricatie van het schuin facet 73 Figuur 4.32: Werkingsprincipe van een FIB Voorafgaande testen De hoogte van de lasergolfgeleider is gelijk aan ongeveer 2 µm. De nauwkeurigheid van de tilthoek van de samplehouder van de gebruikte FIB bedraagt 0,1 tussen 50 en 54. De ionenbundel valt in op het sample onder een hoek van 52. Er zijn voorafgaande testen uitgevoerd om een schuin facet te etsen onder een hoek van 45. Tijdens het testen is er vooral aandacht besteed aan de nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van het schuin facet. De testen zijn uitgevoerd op een stukje gebonden III/V materiaal met dezelfde epi-laag als dat van de gefabriceerde lasers. Een resultaat van een dergelijke test is weergegeven in figuur Wil men correcte conclusies trekken uit deze testresultaten, dan moet men zeer voorzichtig omspringen met de interpretatie ervan. Dit vanwege twee redenen:

86 4.10 Fabricatie van het schuin facet 74 Figuur 4.33: Poging tot het fabriceren van een schuin facet Ten eerste is tijdens het experimenteren gebleken dat het zeer moeilijk is om de hoek te meten van het geëtste facet. De gemeten waarden kunnen gemakkelijk tot 6 graden verschillen terwijl op het zicht nog altijd dezelfde hoek gemeten wordt. Dit is voornamelijk te wijten aan de afbuiging van de top van de hoek. Dit is een ernstig probleem. Uit simulaties is immers gebleken dat een kleine fout op de ideale hoekwaarde al een ernstige reductie in de reflectie van het schuin facet tot gevolg heeft (zie paragraaf 2.3.4). Ten tweede blijkt er een uitholling te ontstaan door het etsen ter hoogte van de actieve laag. Dit is te wijten aan de verschillende materiaalsamenstelling van de actieve laag en de claddinglagen. Het is net op die plaats waar de ideale hoekwaarde dient bereikt te worden. De beste resultaten werden bekomen door de samplehouder van de FIB te roteren onder een hoek van 12 graden. Wegens de hierboven beschreven problemen is de hoek van de samplehouder tijdens de fabricatie van het schuin facet gevarieerd over de verschillende laserdiodes. Deze waarden bedragen 11.5, 11.8, 12.2 en 12.5.

87 4.11 Plating van de contacten Etsen van het schuin facet Na het bepalen van de moeilijkheden gerelateerd aan de fabricatie van het schuin facet, kan het etsen van de facetten van start gaan. Enkele foto s van de gefabriceerde laserdiodes na het etsen van het schuin facet zijn weergegeven in figuur Figuur 4.34: Laserdiode na het etsen van een schuin facet Ik wil er nogmaals op benadrukken dat de weergegeven meetwaarde slechts een richtwaarde is van de werkelijke hoek. De fout hierop kan groter zijn dan 8. De tijd nodig om een schuin facet te etsen bij een 9 µm brede mesa bedraagt ongeveer 4 minuten. Voor een 15 µm brede mesa duurt dit ongeveer 6 minuten. Om tijd te winnen zijn er daarom slechts schuine facetten geëtst van een beperkt aantal laserdiodes. Dit waren de laserdiodes met brede lasergolfgeleiders. Dit vanwege het feit dat voor die laserdiodes nog het meeste III/V materiaal aanwezig was om schuine facetten te etsen Plating van de contacten Onder plating of beter, elektroplating, verstaat men de depositie van een metallische film op de metaalbanen op een sample. Een plating stap is nodig om de contacten te versterken. Zonder plating zouden de dunne metaallagen snel beschadigd geraken tijdens het meten. De plating stap is ook noodzakelijk voor de laserdiode types met thermisch via. Tijdens de simulaties is immers berekend dat de thermische via het efficiëntst functioneert indien de metaaldikte meer dan 1.5 µm bedraagt.

88 4.11 Plating van de contacten Masker voor het aandikken van de contacten Het maskerpatroon nodig voor het aandikken van de contacten is weergegeven in figuur In deze stap moet er onderscheid gemaakt worden tussen maskers voor laserdiodes met of zonder thermisch via. Figuur 4.35: Maskerpatroon voor het aandikken van de contacten voor laserdiodes met of zonder thermisch via De maskers duiden de gebieden aan waar er zich aan het oppervlak een metaallaag bevindt. Voor het type zonder thermisch via zijn dit de n-type en p-type contacten. Voor het type met thermisch via komt daar uiteraard nog het thermisch via bij Aandikken van de contacten Alle te platen metalen moeten elektrisch met elkaar verbonden zijn. Dit verbinden gebeurt door titaan op te dampen op het sample zonder dat er een resistpatroon gedefinieerd is. Daarna moet er een image-reversal stap uitgevoerd worden. Het fotoresist patroon definieert de metaalgebieden die geplate moet worden. Na de lithografie wordt er titaan en goud opgedampt op het sample. Het metaal die zich bovenop de fotoresist bevindt wordt verwijderd tijdens een lift-off proces. Uiteindelijk wordt hetzelfde image-reversal proces nogmaals uitgevoerd. Na het uitvoeren van die stappen zijn alle metalen elektrisch met elkaar verbonden, is er een extra Ti/Au depositie en is er een resistpatroon die de te platen metaaloppervlakken definieert. Onder deze voorwaarden kan het uiteindelijke platen van start gaan. Een typische elektroplating opstelling is weergegeven in figuur De opstelling bestaat uit een batterij waarbij beide elektrodes in een bad gehouden worden waarin het te platen

89 4.12 Klieven van de halfgeleider lasers 77 metaal in opgeloste vorm aanwezig is. Het te platen sample wordt verbonden met de kathode. De anode bestaat uit een staaf van het te platen materiaal. Figuur 4.36: Opstelling van een elektroplating proces Een elektroplating proces steunt op de theorie van redox reacties. De positief geladen metaal ionen in het bad worden aangetrokken naar de kathode toe waar ze gereduceerd wordt. Door de positieve lading van de metaalionen zijn er elektronen nodig om de lading te neutraliseren. Die elektronen worden geleverd door de oxidatiereactie aan de anode. Aan de anode oxideren de neutraal geladen metaalatomen tot positief geladen metaalionen waarbij twee elektronen vrij komen. Na het plating proces moet het fotoresist patroon verwijderd worden door middel van aceton en IPA. De resterende titaanlaag die alle metalen verbind kan verwijderd worden door een korte dip in waterstoffluoride HF. Wegens de tijdsnood is er geen volledig platingproces uitgevoerd. Om de contacten toch te versterken is er een additionele metaallaag gedeponeerd van meer dan 500 nm dik. Foto s van de samples na het uitvoeren van deze stap zijn weergegeven in figuur Klieven van de halfgeleider lasers Om de gefabriceerde lasers te testen moeten ze gescheiden worden van elkaar. Dit gebeurt door het sample te klieven langs de daarvoor voorziene klievingmarkers. Om het klieven te vereenvoudigen wordt het substraat eerst verdund totdat het een dikte heeft van ongeveer 200 µm. Dit verdunnen gebeurt door het substraat mechanisch te polijsten. Dit proces is reeds beschreven in paragraaf Het verdunde substraat kan nu gekliefd worden. De klievingmarkers zijn zo gepositioneerd dat er gekliefd wordt langs het p-type contact. Het is tijdens dit klievingproces dat het vlak facet gevormd wordt.

90 4.13 Besluit 78 Figuur 4.37: Samples na het aandikken van de contacten Ten slotte worden de gekliefde lasers op een koperplaat gehecht. Als hechtmiddel wordt een zilver epoxy materiaal gebruikt. Dit epoxy materiaal staat elektrische geleiding toe tussen de koperplaat en het substraat. Voor deze thesis is dit echter niet noodzakelijk Besluit In dit hoofdstuk is de fabricageprocedure van de ontworpen laserdiodes besproken. De voorgestelde fabricageprocedure bestaat uit vele stappen. Voor de eigenlijke uitvoering van de stap moeten eerst alle procesparameters bepaald wordt. Deze karakterisatie is uiteraard volledig afhankelijk van het gebruikte epi-materiaal. Sommige van die stappen vereisen de uitvoering van een fotolithografieproces. Talrijke maskers zijn er ontworpen voor het fabriceren van laserdiodes. Er zijn maskers gemaakt voor laserdiodes met of zonder thermisch via. Voor het fabriceren van reflectieve optische versterkers zijn er geroteerde versies van laserdiodes met thermisch via op het masker aanwezig. Er zijn uiteindelijk 4 verschillende samples met laserdiodes gefabriceerd. Deze verschillen zowel in het al dan niet beschikken over een thermisch via en dikte van de bondinglaag (350 nm of 850 nm). Tijdens de fabricage zijn er talrijke problemen opgetreden. Één van die problemen is de grote hoeveelheid onderetsing die ontstaat tijdens de definitie van de spacer-eilanden. De onderets beperkt voornamelijk de beschikbare oppervlakte voor het etsen van een schuin facet. Door te experimenteren met etsoplossingen en etstijden zijn we er uiteindelijk toch in geslaagd om de onderets te reduceren tot een aanvaardbare waarde. In de toekomst kan er geopteerd worden voor een droge ets. Deze methode vergt wel een veel langere verwerkingstijd.

91 4.13 Besluit 79 Nadat de spacer-eilanden gevormd zijn bestaat er een stap van 3 µm hoog met het omliggende substraat. Deze stap veroorzaakt problemen bij de definitie van de lasergolfgeleiders. De continuïteit van de lasergolfgeleiders wordt in de buurt van de rand verstoord. Hierdoor is er vaak geen mesa materiaal meer aanwezig in het gebied waar een schuin facet geëtst moet worden. Een ander opgetreden probleem is te wijten aan de patroonvorming in fotoresist indien er twee maal resist gesponnen is. Deze dikkere resistlaag is nodig om het volledige sample te bedekken met fotoresist. Dit wordt immers bemoeilijkt door de mesa die ongeveer 2 µm hoog is. Voornamelijk structuren die kleiner zijn dan 5 µm, kunnen niet meer correct gevormd worden. Door te experimenteren met de verschillende parameters (belichtingstijd, ontwikkeltijd,..) zouden echter wel betere resultaten kunnen bereikt worden. Tenslotte zijn er ook nog de problemen die gerelateerd zijn aan het etsen van het schuin facet. Door de beperkte nauwkeurigheid van de FIB is het moeilijk om schuine facetten met een welbepaalde hoek te etsen. Daar komt ook nog bij dat eenmaal er een schuin geëtst is, het niet eenvoudig is om de hoek daarvan te meten. Dit is vooral te wijten aan de afbuiging van de top van het geëtste facet. Ook het niet-uniform zijn van het te etsen materiaal leidt tot problemen. Na het etsen is er een uitholling ter hoogte van de actieve laag waarneembaar. Het is juist op die plaats waar het facet het meest vlak moet zijn. Dit alles leidt samen met de beperkte tolerantie op de hoek van het facet tot niet veelbelovende resultaten.

92 KARAKTERISATIE 80 Hoofdstuk 5 Karakterisatie In dit hoofdstuk worden de resultaten van de metingen van de gefabriceerde lasers besproken. Deze resultaten zijn echter niet de resultaten die we verwachten. Daarom wordt in dit hoofdstuk ook een overzicht gegeven van de mogelijke oorzaken die kunnen leiden tot het falen van de laserdiodes. 5.1 Meetresultaten Na fabricage beschikken we over 2 samples met laserdiodes die gebonden zijn op een silicium substraat met een 850 nm dikke BCB laag. De twee samples verschillen in het feit of de laserdiodes al dan niet een thermisch via hebben. Bij elk sample zijn er enkel schuine facetten geëtst bij laserdiodes met twee verschillende mesabreedtes. De lengte van de gefabriceerde lasers is gevarieerd van 500 µm tot 1000 µm in stappen van 100 µm. Per sample is elke combinatie van caviteitslengte en mesabreedte vier keer aanwezig op het sample. Bijgevolg beschikken we over een totaal van 96 laserdiodes. Enkele van die laserdiodes zijn vernietigd tijdens het klieven. Zo blijven er nog maar slechts een 70-tal laserdiodes over om te meten. Tijdens het meten bleek dat de meeste laserdiodes kortgesloten zijn. Slechts 3 gemeten laserdiodes vertoonden de typische diodekarakteristiek. Een voorbeeld van een derlgelijke opgemeten I-V karakteristiek is weergegeven in figuur 5.1. Deze karakteristiek is gemeten op een laserdiode met thermisch via. De laserdiode had een caviteitslengte van 900 µm en een mesabreedte van 7 µm. Bij één van die 3 laserdiodes trad er ook effectief laserwerking op. Dit was bij een laserdiode die geen thermisch via had. De caviteitslengte en mesabreedte bedroegen 1000 µm respectievelijk 9 µm. Die laserdiode is echter beschadigd geraakt tijdens het optimaliseren van de meetopstelling. Bijgevolg zijn daar geen harde bewijzen van. De laserdiode had een drempelstroom die tussen 10 ma en 15 ma lag. Het uitgangsvermogen was 23 µw bij een geïnjecteerde stroom gelijk aan 45 ma.

93 5.2 Mogelijke oorzaken van het falen 81 Figuur 5.1: Diodekarakteristiek van een gemeten laserdiode Doordat er slechts bij één laserdiode laserwerking heeft optreden is het onmogelijk om hieruit informatie te extraheren voor de karakterisatie van het schuin facet. 5.2 Mogelijke oorzaken van het falen Uit metingen blijkt dat bijna alle gefabriceerde laserdiodes kortgesloten zijn. Om de oorzaak van dit probleem te vinden zijn er met een SEM afbeeldingen gemaakt van het gekliefde vlak facet. Enkele van die afbeeldingen zijn weergegeven in figuur 5.2. De afbeeldingen tonen duidelijk aan dat er tijdens het klieven verbindingen tussen het n- en p-type contact zijn ontstaan. De verbindingen zijn gevormd uit de metaalresten van het p-type contact. Dit probleem zou eenvoudig opgelost kunnen worden door op de plaats waar er gekliefd moet worden geen p-type materiaal te voorzien. Een kortsluiting kan ook wijzen op een slechte isolatie tussen de n- en p-type contacten. De elektrische isolatie tussen de contacten wordt verzorgd door BCB materiaal. Die isolatielaag is gevormd na het aanbrengen en openen van de BCB deklaag. In de beschrijving van deze stap (zie paragraaf 4.8.3) zijn er twee methodes voorgesteld. In deze thesis is de eerste methode toegepast. Dit wil zeggen dat er eerst droog geëtst is totdat de lasergolfgeleiders vrij zijn. Daarna is er een image-reversal proces uitgevoerd die de te

94 5.2 Mogelijke oorzaken van het falen 82 Figuur 5.2: SEM afbeeldingen van het gekliefde vlak facet openen gebieden definieert. Het openen van de BCB laag gebeurt door middel van een tweede maal droog te etsen. Doordat er twee maal droog geëtst is geweest, kan de BCB op bepaalde plaatsen dunner zijn dan gewenst. Dit effect gecombineerd met fouten veroorzaakt door misalignering kan leiden tot het onopzettelijk verbinden van de n-type contacten met de p-type contacten. Als oplossing voor dit probleem kan de tweede methode toegepast worden. In die methode worden eerst de te openen gebieden gedefinieerd door middel van een image-reversal proces. Daarna wordt er slechts één maal droog geëtst om de BCB deklaag te openen. Een andere mogelijkheid is dat de kortsluiting te wijten is aan een slecht uitgevoerd lift-off proces. Tijdens de elektoplating stap bijvoorbeeld is er na het image-reversal nog maar een kleine hoeveelheid fotoresist tussen de n- en p-type contacten. Het is mogelijk dat het metaal die op de fotoresist ligt niet volledig verwijderd is en zo een ongewenste verbinding vormt tussen het n- en p-type contact. Nog een andere mogelijkheid bestaat er uit dat de kortsluiting gemaakt is tijdens het etsen van het schuin facet met de FIB. Het etsen gebeurt door middel van een ionenbundel van Ga + ionen. Het is mogelijk dat er Ga + ionen in de wand van het schuin facet geïmplanteerd zijn en op die manier een geleidend pad vormen tussen het n- en p-type contact. Ook is tijdens het etsen een deel van het bovenliggende p-type contact weggeëtst. De daaruit ontstane metaalresten kunnen ook bijgedragen hebben aan het ontstaan van een kortsluiting. Het is duidelijk dat er enkel maar een gok kan gewaagd worden naar de oorzaak van de kortsluiting. Door met de FIB een dwarsdoorsnede te maken van een kortgesloten laserdiode zou de ware oorzaak kunnen gevonden worden. Wegens tijdsgebrek zijn we daartoe echter niet gekomen.

Fotonische geïntegreerde circuits en vezelkoppelaars gebaseerd op InP gebonde membranen

Fotonische geïntegreerde circuits en vezelkoppelaars gebaseerd op InP gebonde membranen Fotonische geïntegreerde circuits en vezelkoppelaars gebaseerd op InP gebonde membranen Frederik Van Laere Promotoren: prof. dr. ir. R. Baets prof. dr. ir. D. Van Thourhout 19 januari 2009 Photonics Research

Nadere informatie

Nederlandstalige Samenvatting 1. Heterogene integratie

Nederlandstalige Samenvatting 1. Heterogene integratie Nederlandstalige Samenvatting 1. Heterogene integratie Geïntegreerde fotonische circuits bieden het potentieel om goedkope en compacte optische functies te realizeren. Silicium-op-isolator (SOI) treedt

Nadere informatie

Nederlandstalige samenvatting

Nederlandstalige samenvatting Nederlandstalige samenvatting 1. Siliciumgebaseerde fotonisch geïntegreerde circuits Een aanzienlijk deel van de totale kostprijs van klassieke optische systemen is de verpakking ervan. Deze optische systemen

Nadere informatie

Verticaal gekoppelde microringresonatoren gefabriceerd met waferbonding

Verticaal gekoppelde microringresonatoren gefabriceerd met waferbonding Verticaal gekoppelde microringresonatoren gefabriceerd met waferbonding Ilse Christiaens Overzicht - Inleiding - Breedbandverbindingen - Optische netwerken - Optische chips - Ringresonatoren - Metingen

Nadere informatie

Fabricage van nanofotonische structuren met gefocusseerde ionenbundels

Fabricage van nanofotonische structuren met gefocusseerde ionenbundels Fabricage van nanofotonische structuren met gefocusseerde ionenbundels publieke verdediging Jonathan Schrauwen Promotor: Prof. Dries Van Thourhout Vakgroep Informatietechnologie Faculteit Ingenieurswetenschappen

Nadere informatie

Niet-lineair gedrag in een halfgeleider optische versterker en laser diode gebaseerd terugkoppelingsschema

Niet-lineair gedrag in een halfgeleider optische versterker en laser diode gebaseerd terugkoppelingsschema Niet-lineair gedrag in een halfgeleider optische versterker en laser diode gebaseerd terugkoppelingsschema Wouter D Oosterlinck Promotor: Prof. G. Morthier Photonics Research Group http://photonics.intec.ugent.be

Nadere informatie

Compacte vlakkegolfgeleiderkoppelingen. silicium-op-isolator

Compacte vlakkegolfgeleiderkoppelingen. silicium-op-isolator Compacte vlakkegolfgeleiderkoppelingen in silicium-op-isolator Bert Luyssaert Promotoren: Prof. R. Baets en Prof. P. Bienstman Inhoudslijst Optische chips Inleiding Gebruik Golfgeleiders Materialen Golfgeleiderkoppelingen

Nadere informatie

gedrag? Wat is de invloed van gender op deze samenhang? gedrag? Wat is de invloed van gender op deze samenhang?

gedrag? Wat is de invloed van gender op deze samenhang? gedrag? Wat is de invloed van gender op deze samenhang? Is er een samenhang tussen seksuele attituden en gedragsintenties voor veilig seksueel Is there a correlation between sexual attitudes and the intention to engage in sexually safe behaviour? Does gender

Nadere informatie

Coaxial Plasmonic Metamaterials for Visible Light M.A. van de Haar

Coaxial Plasmonic Metamaterials for Visible Light M.A. van de Haar Coaxial Plasmonic Metamaterials for Visible Light M.A. van de Haar Samenvatting Optische metamaterialen zijn kunstmatige materialen opgebouwd uit elementen die typisch kleiner zijn dan de golflengte van

Nadere informatie

z x 1 x 2 x 3 x 4 s 1 s 2 s 3 rij rij rij rij

z x 1 x 2 x 3 x 4 s 1 s 2 s 3 rij rij rij rij ENGLISH VERSION SEE PAGE 3 Tentamen Lineaire Optimalisering, 0 januari 0, tijdsduur 3 uur. Het gebruik van een eenvoudige rekenmachine is toegestaan. Geef bij elk antwoord een duidelijke toelichting. Als

Nadere informatie

BIOGRAPHY 185. Biography

BIOGRAPHY 185. Biography Summary This thesis describes high-speed photodiodes in standard CMOS technology which allow monolithic integration of optical receivers for short-haul communication. The electronics for (multiple users)

Nadere informatie

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE Tentamen Analyse 6 januari 203, duur 3 uur. Voeg aan het antwoord van een opgave altijd het bewijs, de berekening of de argumentatie toe. Als je een onderdeel

Nadere informatie

Light trapping in thin-film solar cells using dielectric and metallic nanostructures M. van Lare

Light trapping in thin-film solar cells using dielectric and metallic nanostructures M. van Lare Light trapping in thin-film solar cells using dielectric and metallic nanostructures M. van Lare Photovoltaica is een duurzame en schone bron van energie en de zon levert meer dan genoeg energie om photovoltaica

Nadere informatie

Fysieke Activiteit bij 50-plussers. The Relationship between Self-efficacy, Intrinsic Motivation and. Physical Activity among Adults Aged over 50

Fysieke Activiteit bij 50-plussers. The Relationship between Self-efficacy, Intrinsic Motivation and. Physical Activity among Adults Aged over 50 De relatie tussen eigen-effectiviteit 1 De Relatie tussen Eigen-effectiviteit, Intrinsieke Motivatie en Fysieke Activiteit bij 50-plussers The Relationship between Self-efficacy, Intrinsic Motivation and

Nadere informatie

Extreem veilig Het product Our product Voordeel Advantage Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock

Extreem veilig Het product Our product Voordeel Advantage Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Bajolock Extreem veilig Het product Alle koppeling zijn speciaal ontworpen en vervaardigd uit hoogwaardig RVS 316L en uitgevoerd met hoogwaardige pakkingen. Op alle koppelingen zorgt het gepatenteerde veiligheid

Nadere informatie

Travel Survey Questionnaires

Travel Survey Questionnaires Travel Survey Questionnaires Prot of Rotterdam and TU Delft, 16 June, 2009 Introduction To improve the accessibility to the Rotterdam Port and the efficiency of the public transport systems at the Rotterdam

Nadere informatie

Quality requirements concerning the packaging of oak lumber of Houthandel Wijers vof (09.09.14)

Quality requirements concerning the packaging of oak lumber of Houthandel Wijers vof (09.09.14) Quality requirements concerning the packaging of oak lumber of (09.09.14) Content: 1. Requirements on sticks 2. Requirements on placing sticks 3. Requirements on construction pallets 4. Stick length and

Nadere informatie

Non Diffuse Point Based Global Illumination

Non Diffuse Point Based Global Illumination Non Diffuse Point Based Global Illumination Karsten Daemen Thesis voorgedragen tot het behalen van de graad van Master of Science in de ingenieurswetenschappen: computerwetenschappen Promotor: Prof. dr.

Nadere informatie

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE Tentamen Bewijzen en Technieken 1 7 januari 211, duur 3 uur. Voeg aan het antwoord van een opgave altijd het bewijs, de berekening of de argumentatie toe.

Nadere informatie

De Invloed van Innovatiekenmerken op de Intentie van Leerkrachten. een Lespakket te Gebruiken om Cyberpesten te Voorkomen of te.

De Invloed van Innovatiekenmerken op de Intentie van Leerkrachten. een Lespakket te Gebruiken om Cyberpesten te Voorkomen of te. De Invloed van Innovatiekenmerken op de Intentie van Leerkrachten een Lespakket te Gebruiken om Cyberpesten te Voorkomen of te Stoppen The Influence of the Innovation Characteristics on the Intention of

Nadere informatie

Functioneren van een Kind met Autisme. M.I. Willems. Open Universiteit

Functioneren van een Kind met Autisme. M.I. Willems. Open Universiteit Onderzoek naar het Effect van de Aanwezigheid van een Hond op het Alledaags Functioneren van een Kind met Autisme M.I. Willems Open Universiteit Naam student: Marijke Willems Postcode en Woonplaats: 6691

Nadere informatie

Geslacht, Emotionele Ontrouw en Seksdrive. Gender, Emotional Infidelity and Sex Drive

Geslacht, Emotionele Ontrouw en Seksdrive. Gender, Emotional Infidelity and Sex Drive 1 Geslacht, Emotionele Ontrouw en Seksdrive Gender, Emotional Infidelity and Sex Drive Femke Boom Open Universiteit Naam student: Femke Boom Studentnummer: 850762029 Cursusnaam: Empirisch afstudeeronderzoek:

Nadere informatie

General info on using shopping carts with Ingenico epayments

General info on using shopping carts with Ingenico epayments Inhoudsopgave 1. Disclaimer 2. What is a PSPID? 3. What is an API user? How is it different from other users? 4. What is an operation code? And should I choose "Authorisation" or "Sale"? 5. What is an

Nadere informatie

Effecten van een op MBSR gebaseerde training van. hospicemedewerkers op burnout, compassionele vermoeidheid en

Effecten van een op MBSR gebaseerde training van. hospicemedewerkers op burnout, compassionele vermoeidheid en Effecten van een op MBSR gebaseerde training van hospicemedewerkers op burnout, compassionele vermoeidheid en compassionele tevredenheid. Een pilot Effects of a MBSR based training program of hospice caregivers

Nadere informatie

Tentamen Optica. 20 februari Zet je naam, studentennummer en studierichting bovenaan elk vel dat je gebruikt. Lees de 6 opgaven eerst eens door.

Tentamen Optica. 20 februari Zet je naam, studentennummer en studierichting bovenaan elk vel dat je gebruikt. Lees de 6 opgaven eerst eens door. Tentamen Optica 20 februari 2007 Zet je naam, studentennummer en studierichting bovenaan elk vel dat je gebruikt. Lees de 6 opgaven eerst eens door. Opgave 1 We beschouwen de breking van geluid aan een

Nadere informatie

GOAL-STRIVING REASONS, PERSOONLIJKHEID EN BURN-OUT 1. Het effect van Goal-striving Reasons en Persoonlijkheid op facetten van Burn-out

GOAL-STRIVING REASONS, PERSOONLIJKHEID EN BURN-OUT 1. Het effect van Goal-striving Reasons en Persoonlijkheid op facetten van Burn-out GOAL-STRIVING REASONS, PERSOONLIJKHEID EN BURN-OUT 1 Het effect van Goal-striving Reasons en Persoonlijkheid op facetten van Burn-out The effect of Goal-striving Reasons and Personality on facets of Burn-out

Nadere informatie

Outlook. waveguides fabricated by. waveguides NanoImprint Lithography

Outlook. waveguides fabricated by. waveguides NanoImprint Lithography Plasmon confinement in V-groove waveguides fabricated by waveguides NanoImprint Lithography Irene Fernandez-Cuesta, Xavier Borrisé and Francesc Pérez-Murano Rasmus Bundgaard Nielsen, Alexandra Boltasseva,

Nadere informatie

Ouderlijke Controle en Angst bij Kinderen, de Invloed van Psychologische Flexibiliteit

Ouderlijke Controle en Angst bij Kinderen, de Invloed van Psychologische Flexibiliteit 1 Ouderlijke Controle en Angst bij Kinderen, de Invloed van Psychologische Flexibiliteit Nicola G. de Vries Open Universiteit Nicola G. de Vries Studentnummer 838995001 S71332 Onderzoekspracticum scriptieplan

Nadere informatie

Add the standing fingers to get the tens and multiply the closed fingers to get the units.

Add the standing fingers to get the tens and multiply the closed fingers to get the units. Digit work Here's a useful system of finger reckoning from the Middle Ages. To multiply $6 \times 9$, hold up one finger to represent the difference between the five fingers on that hand and the first

Nadere informatie

Studieopdracht Optische Communicatie : De Hybriede Silicium LASER

Studieopdracht Optische Communicatie : De Hybriede Silicium LASER K.U.Leuven Faculteit Toegepaste Wetenschappen Optische Communicatie Studiopdracht : De Hybriede Silicium LASER Studieopdracht Optische Communicatie : De Hybriede Silicium LASER 9 Januari 2008 Uitgevoerd

Nadere informatie

Uitwegen voor de moeilijke situatie van NL (industriële) WKK

Uitwegen voor de moeilijke situatie van NL (industriële) WKK Uitwegen voor de moeilijke situatie van NL (industriële) WKK Kees den Blanken Cogen Nederland Driebergen, Dinsdag 3 juni 2014 Kees.denblanken@cogen.nl Renewables genereren alle stroom (in Nederland in

Nadere informatie

De Relatie Tussen de Gehanteerde Copingstijl en Pesten op het Werk. The Relation Between the Used Coping Style and Bullying at Work.

De Relatie Tussen de Gehanteerde Copingstijl en Pesten op het Werk. The Relation Between the Used Coping Style and Bullying at Work. De Relatie Tussen de Gehanteerde Copingstijl en Pesten op het Werk The Relation Between the Used Coping Style and Bullying at Work Merijn Daerden Studentnummer: 850225144 Werkstuk: Empirisch afstudeeronderzoek:

Nadere informatie

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE. Toets Inleiding Kansrekening 1 8 februari 2010

FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE. Toets Inleiding Kansrekening 1 8 februari 2010 FOR DUTCH STUDENTS! ENGLISH VERSION NEXT PAGE Toets Inleiding Kansrekening 1 8 februari 2010 Voeg aan het antwoord van een opgave altijd het bewijs, de berekening of de argumentatie toe. Als je een onderdeel

Nadere informatie

Nieuwe lichtbronnen en optiek voor perfecte lichtcontrole. Youri Meuret

Nieuwe lichtbronnen en optiek voor perfecte lichtcontrole. Youri Meuret Nieuwe lichtbronnen en optiek voor perfecte lichtcontrole Youri Meuret Nieuwe lichtbronnen Optische eigenschappen van een lichtbron Spectrum Stralingspatroon & Luminantie Controle van het stralingspatroon

Nadere informatie

Luister alsjeblieft naar een opname als je de vragen beantwoordt of speel de stukken zelf!

Luister alsjeblieft naar een opname als je de vragen beantwoordt of speel de stukken zelf! Martijn Hooning COLLEGE ANALYSE OPDRACHT 1 9 september 2009 Hierbij een paar vragen over twee stukken die we deze week en vorige week hebben besproken: Mondnacht van Schumann, en het eerste deel van het

Nadere informatie

Het is geen open boek tentamen. Wel mag gebruik gemaakt worden van een A4- tje met eigen aantekeningen.

Het is geen open boek tentamen. Wel mag gebruik gemaakt worden van een A4- tje met eigen aantekeningen. Examen ET1205-D1 Elektronische Circuits deel 1, 5 April 2011, 9-12 uur Het is geen open boek tentamen. Wel mag gebruik gemaakt worden van een A4- tje met eigen aantekeningen. Indien, bij het multiple choice

Nadere informatie

Samenvatting. Samenvatting

Samenvatting. Samenvatting Samenvatting Een 'quantum dot' is een kristallijne strucuur waarvan de afmetingen in drie dimensies zijn beperkt, zodat de golffuncties van de elektronen opgesloten zijn in dit volume. De typische afmetingen

Nadere informatie

Esther Lee-Varisco Matt Zhang

Esther Lee-Varisco Matt Zhang Esther Lee-Varisco Matt Zhang Want to build a wine cellar Surface temperature varies daily, seasonally, and geologically Need reasonable depth to build the cellar for lessened temperature variations Building

Nadere informatie

Wie is Simac? Simac Electronics

Wie is Simac? Simac Electronics RF over Fiber Wie is Simac? Simac Electronics eerste werkmaatschappij Simac bestaat sinds 1 oktober 1971 Ingenieursbureau in T&M en verbindingsoplossingen Simac Techniek Holding met ca.1000 medewerkers

Nadere informatie

Ontwerp en karakterisatie van een optische schakelaar gebaseerd op een III-V/SOI caviteit

Ontwerp en karakterisatie van een optische schakelaar gebaseerd op een III-V/SOI caviteit Ontwerp en karakterisatie van een optische schakelaar gebaseerd op een III-V/SOI caviteit Martijn Tassaert Promotoren: dr. ir. Günther Roelkens, prof. dr. ir. Dries Van Thourhout Begeleider: dr. ir. Günther

Nadere informatie

Teardrop readout gradient waveform design. Ting Ting Ren

Teardrop readout gradient waveform design. Ting Ting Ren Teardrop readout gradient waveform design Ting Ting Ren Overview MRI Background Teardrop Model Discussion Future work MRI Background: Classical Description of MRI Spins: MR relevant nuclei, like 1 H. Main

Nadere informatie

Bent u gemotiveerd? L.E.J. Gerretsen Studentnummer: Eerste begeleider: prof. dr. L. Lechner Tweede begeleider: Dr. A.

Bent u gemotiveerd? L.E.J. Gerretsen Studentnummer: Eerste begeleider: prof. dr. L. Lechner Tweede begeleider: Dr. A. Bent u gemotiveerd? Een Experimenteel Onderzoek naar de Invloed van een op het Transtheoretisch Model Gebaseerde Interventie op de Compliance bij de Fysiotherapeutische Behandeling van Psychiatrische Patiënten

Nadere informatie

(1) De hoofdfunctie van ons gezelschap is het aanbieden van onderwijs. (2) Ons gezelschap is er om kunsteducatie te verbeteren

(1) De hoofdfunctie van ons gezelschap is het aanbieden van onderwijs. (2) Ons gezelschap is er om kunsteducatie te verbeteren (1) De hoofdfunctie van ons gezelschap is het aanbieden van onderwijs (2) Ons gezelschap is er om kunsteducatie te verbeteren (3) Ons gezelschap helpt gemeenschappen te vormen en te binden (4) De producties

Nadere informatie

Summary 124

Summary 124 Summary Summary 124 Summary Summary Corporate social responsibility and current legislation encourage the employment of people with disabilities in inclusive organizations. However, people with disabilities

Nadere informatie

de Rol van Persoonlijkheid Eating: the Role of Personality

de Rol van Persoonlijkheid Eating: the Role of Personality De Relatie tussen Dagelijkse Stress en Emotioneel Eten: de Rol van Persoonlijkheid The Relationship between Daily Stress and Emotional Eating: the Role of Personality Arlette Nierich Open Universiteit

Nadere informatie

3D systemen-op-chip. Het 3D-technologielandschap. Semiconductor technology & processing

3D systemen-op-chip. Het 3D-technologielandschap. Semiconductor technology & processing Semiconductor technology & processing 3D systemen-op-chip Kleinere, goedkopere en krachtigere systemen door een slimme onderverdeling van het circuit. 3D-integratie is de laatste jaren geëvolueerd naar

Nadere informatie

Sekseverschillen in Huilfrequentie en Psychosociale Problemen. bij Schoolgaande Kinderen van 6 tot 10 jaar

Sekseverschillen in Huilfrequentie en Psychosociale Problemen. bij Schoolgaande Kinderen van 6 tot 10 jaar Sekseverschillen in Huilfrequentie en Psychosociale Problemen bij Schoolgaande Kinderen van 6 tot 10 jaar Gender Differences in Crying Frequency and Psychosocial Problems in Schoolgoing Children aged 6

Nadere informatie

Het Verband Tussen Persoonlijkheid, Stress en Coping. The Relation Between Personality, Stress and Coping

Het Verband Tussen Persoonlijkheid, Stress en Coping. The Relation Between Personality, Stress and Coping Het Verband Tussen Persoonlijkheid, Stress en Coping The Relation Between Personality, Stress and Coping J.R.M. de Vos Oktober 2009 1e begeleider: Mw. Dr. T. Houtmans 2e begeleider: Mw. Dr. K. Proost Faculteit

Nadere informatie

Stigmatisering van Mensen met Keelkanker: de Rol van Mindfulness van de Waarnemer

Stigmatisering van Mensen met Keelkanker: de Rol van Mindfulness van de Waarnemer Met opmaak: Links: 3 cm, Rechts: 2 cm, Boven: 3 cm, Onder: 3 cm, Breedte: 21 cm, Hoogte: 29,7 cm Stigmatisering van Mensen met Keelkanker: de Rol van Mindfulness van de Waarnemer Stigmatisation of Persons

Nadere informatie

CHROMA STANDAARDREEKS

CHROMA STANDAARDREEKS CHROMA STANDAARDREEKS Chroma-onderzoeken Een chroma geeft een beeld over de kwaliteit van bijvoorbeeld een bodem of compost. Een chroma bestaat uit 4 zones. Uit elke zone is een bepaald kwaliteitsaspect

Nadere informatie

Extreem veilig. Our product. Het product

Extreem veilig. Our product. Het product Extreem veilig Het product Alle koppelingen zijn speciaal ontworpen en vervaardigd uit hoogwaardig RVS 316L en uitgevoerd met hoogwaardige pakkingen. Op alle koppelingen zorgt het gepatenteerde veiligheidsysteem

Nadere informatie

Lichamelijke factoren als voorspeller voor psychisch. en lichamelijk herstel bij anorexia nervosa. Physical factors as predictors of psychological and

Lichamelijke factoren als voorspeller voor psychisch. en lichamelijk herstel bij anorexia nervosa. Physical factors as predictors of psychological and Lichamelijke factoren als voorspeller voor psychisch en lichamelijk herstel bij anorexia nervosa Physical factors as predictors of psychological and physical recovery of anorexia nervosa Liesbeth Libbers

Nadere informatie

Interface tussen Stuurbediening en Sony autoaudio

Interface tussen Stuurbediening en Sony autoaudio The information in this document is in Dutch, English version follows later in this document Interface tussen Stuurbediening en Sony autoaudio LET OP! HOEWEL DE UITERSTE ZORGVULDIGHEID IS BETRACHT BIJ

Nadere informatie

Classification of triangles

Classification of triangles Classification of triangles A triangle is a geometrical shape that is formed when 3 non-collinear points are joined. The joining line segments are the sides of the triangle. The angles in between the sides

Nadere informatie

Invloed van het aantal kinderen op de seksdrive en relatievoorkeur

Invloed van het aantal kinderen op de seksdrive en relatievoorkeur Invloed van het aantal kinderen op de seksdrive en relatievoorkeur M. Zander MSc. Eerste begeleider: Tweede begeleider: dr. W. Waterink drs. J. Eshuis Oktober 2014 Faculteit Psychologie en Onderwijswetenschappen

Nadere informatie

EE141- Spring 2004 Lecture 3 EE141. Last Lectures. Design Metrics

EE141- Spring 2004 Lecture 3 EE141. Last Lectures. Design Metrics - Spring 2004 Lecture Design Metrics 1 Last Lectures Moore s law Challenges in digital IC design in the next decade. Manufacturing process Today Design metrics 2 1 Administrivia If you have not signed-in

Nadere informatie

De Samenhang tussen Dagelijkse Stress, Emotionele Intimiteit en Affect bij Partners met een. Vaste Relatie

De Samenhang tussen Dagelijkse Stress, Emotionele Intimiteit en Affect bij Partners met een. Vaste Relatie De Samenhang tussen Dagelijkse Stress, Emotionele Intimiteit en Affect bij Partners met een Vaste Relatie The Association between Daily Stress, Emotional Intimacy and Affect with Partners in a Commited

Nadere informatie

Modererende Rol van Seksuele Gedachten. Moderating Role of Sexual Thoughts. C. Iftekaralikhan-Raghubardayal

Modererende Rol van Seksuele Gedachten. Moderating Role of Sexual Thoughts. C. Iftekaralikhan-Raghubardayal Running head: momentaan affect en seksueel verlangen bij vrouwen 1 De Samenhang Tussen Momentaan Affect en Seksueel Verlangen van Vrouwen en de Modererende Rol van Seksuele Gedachten The Association Between

Nadere informatie

Karen J. Rosier - Brattinga. Eerste begeleider: dr. Arjan Bos Tweede begeleider: dr. Ellin Simon

Karen J. Rosier - Brattinga. Eerste begeleider: dr. Arjan Bos Tweede begeleider: dr. Ellin Simon Zelfwaardering en Angst bij Kinderen: Zijn Globale en Contingente Zelfwaardering Aanvullende Voorspellers van Angst bovenop Extraversie, Neuroticisme en Gedragsinhibitie? Self-Esteem and Fear or Anxiety

Nadere informatie

Master Thesis. Early Career Burnout Among Dutch Nurses: Comparing Theoretical Models. Using an Item Response Approach.

Master Thesis. Early Career Burnout Among Dutch Nurses: Comparing Theoretical Models. Using an Item Response Approach. 1 Master Thesis Early Career Burnout Among Dutch Nurses: Comparing Theoretical Models Using an Item Response Approach. Burnout onder Beginnende Nederlandse Verpleegkundigen: een Vergelijking van Theoretische

Nadere informatie

Emotionele Arbeid, de Dutch Questionnaire on Emotional Labor en. Bevlogenheid

Emotionele Arbeid, de Dutch Questionnaire on Emotional Labor en. Bevlogenheid Emotionele Arbeid, de Dutch Questionnaire on Emotional Labor en Bevlogenheid Emotional Labor, the Dutch Questionnaire on Emotional Labor and Engagement C.J. Heijkamp mei 2008 1 ste begeleider: dhr. dr.

Nadere informatie

Running head: OPVOEDSTIJL, EXTERNALISEREND PROLEEMGEDRAG EN ZELFBEELD

Running head: OPVOEDSTIJL, EXTERNALISEREND PROLEEMGEDRAG EN ZELFBEELD 1 Opvoedstijl en Externaliserend Probleemgedrag en de Mediërende Rol van het Zelfbeeld bij Dak- en Thuisloze Jongeren in Utrecht Parenting Style and Externalizing Problem Behaviour and the Mediational

Nadere informatie

De Relatie tussen Voorschoolse Vorming en de Ontwikkeling van. Kinderen

De Relatie tussen Voorschoolse Vorming en de Ontwikkeling van. Kinderen Voorschoolse vorming en de ontwikkeling van kinderen 1 De Relatie tussen Voorschoolse Vorming en de Ontwikkeling van Kinderen The Relationship between Early Child Care, Preschool Education and Child Development

Nadere informatie

De Relatie tussen de Fysieke Omgeving en het Beweeggedrag van Kinderen gebruik. makend van GPS- en Versnellingsmeterdata

De Relatie tussen de Fysieke Omgeving en het Beweeggedrag van Kinderen gebruik. makend van GPS- en Versnellingsmeterdata De Relatie tussen de Fysieke Omgeving en het Beweeggedrag van Kinderen gebruik makend van GPS- en Versnellingsmeterdata The relationship Between the Physical Environment and Physical Activity in Children

Nadere informatie

Adam Marciniec, Grzegorz Budzik Zaborniak

Adam Marciniec, Grzegorz Budzik Zaborniak Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 21, No. 3 2014 THE DETERMINATION OF ACCURACY OF THE DEMONSTRATOR OF AERONAUTIC BEVEL GEARBOX, ACCOMPLISHED BY SELECTED RAPID PROTOTYPING TECHNIQUES USING

Nadere informatie

CTI SUITE TSP DETAILS

CTI SUITE TSP DETAILS CTI SUITE TSP DETAILS TAPI allows an application to access telephony services provided by a telecom PABX. In order to implement its access to ETRADEAL, a TAPI interface has been developed by Etrali. As

Nadere informatie

Longitudinal Driving Behaviour At Incidents And The Influence Of Emotions. Raymond Hoogendoorn

Longitudinal Driving Behaviour At Incidents And The Influence Of Emotions. Raymond Hoogendoorn Longitudinal Driving Behaviour At Incidents And The Influence Of Emotions Raymond Hoogendoorn. Primary thesis coordinator: Dr. W. Waterink Secondary thesis coordinator: Dr. P. Verboon April 2009 School

Nadere informatie

In dit hoofdstuk komen de werking principes van glasvezelsensoren. Zo wordt de werking van de FBG datalogger verduidelijkt.

In dit hoofdstuk komen de werking principes van glasvezelsensoren. Zo wordt de werking van de FBG datalogger verduidelijkt. 1 WERKINGSPRINCIPE In dit hoofdstuk komen de werking principes van glasvezelsensoren. Zo wordt de werking van de FBG datalogger verduidelijkt. 1.1 Glasvezel 1.1.1 Geschiedenis In 1870 gebruikte John Tyndall

Nadere informatie

Cover Page. Author: Voltan, Stefano Title: Inducing spin triplet superconductivity in a ferromagnet Issue Date:

Cover Page. Author: Voltan, Stefano Title: Inducing spin triplet superconductivity in a ferromagnet Issue Date: Cover Page The handle http://hdl.handle.net/1887/43299 holds various files of this Leiden University dissertation Author: Voltan, Stefano Title: Inducing spin triplet superconductivity in a ferromagnet

Nadere informatie

Emotioneel Belastend Werk, Vitaliteit en de Mogelijkheid tot Leren: The Manager as a Resource.

Emotioneel Belastend Werk, Vitaliteit en de Mogelijkheid tot Leren: The Manager as a Resource. Open Universiteit Klinische psychologie Masterthesis Emotioneel Belastend Werk, Vitaliteit en de Mogelijkheid tot Leren: De Leidinggevende als hulpbron. Emotional Job Demands, Vitality and Opportunities

Nadere informatie

i(i + 1) = xy + y = x + 1, y(1) = 2.

i(i + 1) = xy + y = x + 1, y(1) = 2. Kenmerk : Leibniz/toetsen/Re-Exam-Math A + B-45 Course : Mathematics A + B (Leibniz) Date : November 7, 204 Time : 45 645 hrs Motivate all your answers The use of electronic devices is not allowed [4 pt]

Nadere informatie

OUTDOOR HD BULLET IP CAMERA PRODUCT MANUAL

OUTDOOR HD BULLET IP CAMERA PRODUCT MANUAL OUTDOOR HD BULLET IP CAMERA PRODUCT MANUAL GB - NL GB PARTS & FUNCTIONS 1. 7. ---- 3. ---- 4. ---------- 6. 5. 2. ---- 1. Outdoor IP camera unit 2. Antenna 3. Mounting bracket 4. Network connection 5.

Nadere informatie

Resistance welding (RW)

Resistance welding (RW) Resistance welding (RW) Heat required for welding is produced by mean of the electrical resistance between the two members to be joined Major advantages, such as not requiring consumable electrodes, shielding

Nadere informatie

Academisch schrijven Inleiding

Academisch schrijven Inleiding - In dit essay/werkstuk/deze scriptie zal ik nagaan/onderzoeken/evalueren/analyseren Algemene inleiding van het werkstuk In this essay/paper/thesis I shall examine/investigate/evaluate/analyze Om deze

Nadere informatie

Value based healthcare door een quality improvement bril

Value based healthcare door een quality improvement bril Rotterdam, 7 december 2017 Value based healthcare door een quality improvement bril Ralph So, intensivist en medisch manager Kwaliteit, Veiligheid & Innovatie 16.35-17.00 uur Everybody in healthcare really

Nadere informatie

Introductie in flowcharts

Introductie in flowcharts Introductie in flowcharts Flow Charts Een flow chart kan gebruikt worden om: Processen definieren en analyseren. Een beeld vormen van een proces voor analyse, discussie of communicatie. Het definieren,

Nadere informatie

Academisch schrijven Inleiding

Academisch schrijven Inleiding - In this essay/paper/thesis I shall examine/investigate/evaluate/analyze Algemene inleiding van het werkstuk In this essay/paper/thesis I shall examine/investigate/evaluate/analyze To answer this question,

Nadere informatie

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Examination 2DL04 Friday 16 november 2007, hours.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Examination 2DL04 Friday 16 november 2007, hours. TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica Examination 2DL04 Friday 16 november 2007, 14.00-17.00 hours. De uitwerkingen van de opgaven dienen duidelijk geformuleerd en overzichtelijk

Nadere informatie

De Relatie tussen Werkdruk, Pesten op het Werk, Gezondheidsklachten en Verzuim

De Relatie tussen Werkdruk, Pesten op het Werk, Gezondheidsklachten en Verzuim De Relatie tussen Werkdruk, Pesten op het Werk, Gezondheidsklachten en Verzuim The Relationship between Work Pressure, Mobbing at Work, Health Complaints and Absenteeism Agnes van der Schuur Eerste begeleider:

Nadere informatie

The relationship between social support and loneliness and depressive symptoms in Turkish elderly: the mediating role of the ability to cope

The relationship between social support and loneliness and depressive symptoms in Turkish elderly: the mediating role of the ability to cope The relationship between social support and loneliness and depressive symptoms in Turkish elderly: the mediating role of the ability to cope Een onderzoek naar de relatie tussen sociale steun en depressieve-

Nadere informatie

The need for Integrated Photonics in ICT

The need for Integrated Photonics in ICT The need for Integrated Photonics in ICT PhotonDelta Ewit Roos www.photondelta.eu 1 Mobile Data Traffic Growth to 2020 More wireless users: 5 Billion More connected devices: 50 Billion More High-Res video:

Nadere informatie

HOTCO2: alternatief voor de WKK en ketel in de tuinbouw

HOTCO2: alternatief voor de WKK en ketel in de tuinbouw HOTCO2: alternatief voor de WKK en ketel in de tuinbouw Inschatting van de potentie van efficiëntere productie van warmte en CO2 met het HOTCO2 systeem in de tuinbouwsector Erin Kimball (TNO), Ronald-Jan

Nadere informatie

TOEGANG VOOR NL / ENTRANCE FOR DUTCH : https://www.stofs.co.uk/en/register/live/?regu lator=c&camp=24759

TOEGANG VOOR NL / ENTRANCE FOR DUTCH : https://www.stofs.co.uk/en/register/live/?regu lator=c&camp=24759 DISCLAIMER : 1. Het is een risicovolle belegging / It is an investment with risc. 2. Gebruik enkel geld dat u kan missen / Only invest money you can miss. 3. Gebruik de juiste procedure / Use the correct

Nadere informatie

Intercultural Mediation through the Internet Hans Verrept Intercultural mediation and policy support unit

Intercultural Mediation through the Internet Hans Verrept Intercultural mediation and policy support unit 1 Intercultural Mediation through the Internet Hans Verrept Intercultural mediation and policy support unit 2 Structure of the presentation - What is intercultural mediation through the internet? - Why

Nadere informatie

Naps raise productivity levels at work De voordelen van middagdutjes zijn verbeterde cognitieve vaardigheden

Naps raise productivity levels at work De voordelen van middagdutjes zijn verbeterde cognitieve vaardigheden CalmSpace Naps raise productivity levels at work De voordelen van middagdutjes zijn verbeterde cognitieve vaardigheden It is a fact that office workers are suffering from a decline in both the amount and

Nadere informatie

Beïnvloedt Gentle Teaching Vaardigheden van Begeleiders en Companionship en Angst bij Verstandelijk Beperkte Cliënten?

Beïnvloedt Gentle Teaching Vaardigheden van Begeleiders en Companionship en Angst bij Verstandelijk Beperkte Cliënten? Beïnvloedt Gentle Teaching Vaardigheden van Begeleiders en Companionship en Angst bij Verstandelijk Beperkte Cliënten? Does Gentle Teaching have Effect on Skills of Caregivers and Companionship and Anxiety

Nadere informatie

University of Groningen. Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad

University of Groningen. Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad University of Groningen Electron Holography of Nanoparticles Keimpema, Koenraad IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please

Nadere informatie

TENTAMEN. x 2 x 3. x x2. cos( x y) cos ( x) cos( y) + sin( x) sin( y) d dx arcsin( x)

TENTAMEN. x 2 x 3. x x2. cos( x y) cos ( x) cos( y) + sin( x) sin( y) d dx arcsin( x) FACULTEIT TECHNISCHE NATUURWETENSCHAPPEN Opleiding Technische Natuurkunde Kenmerk: 46055907/VGr/KGr Vak : Inleiding Optica (4602) Datum : 29 januari 200 Tijd : 3:45 uur 7.5 uur TENTAMEN Indien U een onderdeel

Nadere informatie

Running Head: INVLOED VAN ASE-DETERMINANTEN OP INTENTIE CONTACT 1

Running Head: INVLOED VAN ASE-DETERMINANTEN OP INTENTIE CONTACT 1 Running Head: INVLOED VAN ASE-DETERMINANTEN OP INTENTIE CONTACT 1 Relatie tussen Attitude, Sociale Invloed en Self-efficacy en Intentie tot Contact tussen Ouders en Leerkrachten bij Signalen van Pesten

Nadere informatie

Departement industriële wetenschappen en technologie

Departement industriële wetenschappen en technologie Departement industriële wetenschappen en technologie Universitaire Campus, gebouw B B-3590 DIEPENBEEK Tel.: 011-23 07 90 Fax: 011-23 07 99 Aansturen en testen van een hybride infrarood beeldopnemer Abstract

Nadere informatie

René Bos, T&M Consultant. Den Bosch 14 juni 2018

René Bos, T&M Consultant. Den Bosch 14 juni 2018 René Bos, T&M Consultant Den Bosch 14 juni 2018 Batterij Emulatie Area of Expertise Measurement know-how Application know-how Batterij Emulatie Batterij Emulatie De elektrochemische cel Opbouw cel Waarom

Nadere informatie

De Samenhang tussen Dagelijkse Stress en Depressieve Symptomen en de Mediërende Invloed van Controle en Zelfwaardering

De Samenhang tussen Dagelijkse Stress en Depressieve Symptomen en de Mediërende Invloed van Controle en Zelfwaardering De Samenhang tussen Dagelijkse Stress en Depressieve Symptomen en de Mediërende Invloed van Controle en Zelfwaardering The Relationship between Daily Hassles and Depressive Symptoms and the Mediating Influence

Nadere informatie

Wat is de Modererende Rol van Consciëntieusheid, Extraversie en Neuroticisme op de Relatie tussen Depressieve Symptomen en Overeten?

Wat is de Modererende Rol van Consciëntieusheid, Extraversie en Neuroticisme op de Relatie tussen Depressieve Symptomen en Overeten? De Modererende rol van Persoonlijkheid op de Relatie tussen Depressieve Symptomen en Overeten 1 Wat is de Modererende Rol van Consciëntieusheid, Extraversie en Neuroticisme op de Relatie tussen Depressieve

Nadere informatie

Begeleide zelfstudie Golven en Optica voor N (3B440)

Begeleide zelfstudie Golven en Optica voor N (3B440) Begeleide zelfstudie Golven en Optica voor N (3B440) Instructie week 5: opgaven Fresnel vergelijkingen, lasers Boek: Pedrotti 2 hoofdstuk 20 en 21 / Pedrotti 3 hoofdstuk 23 en 6 Chapter 20 / 23 (paginanummers

Nadere informatie

Wij beloven je te motiveren en verbinden met andere studenten op de fiets, om zo leuk en veilig te fietsen. Benoit Dubois

Wij beloven je te motiveren en verbinden met andere studenten op de fiets, om zo leuk en veilig te fietsen. Benoit Dubois Wij beloven je te motiveren en verbinden met andere studenten op de fiets, om zo leuk en veilig te fietsen. Benoit Dubois Wat mij gelijk opviel is dat iedereen hier fietst. Ik vind het jammer dat iedereen

Nadere informatie

Nieuwe silicium fotonica-technologie zorgt voor sneller dataverkeer in datacenters

Nieuwe silicium fotonica-technologie zorgt voor sneller dataverkeer in datacenters Editie mei 2017 Silicon Photonics, Photonics Nieuwe silicium fotonica-technologie zorgt voor sneller dataverkeer in datacenters Nieuwe zendontvanger heeft 10x hogere bandbreedte dan huidige zendontvangers.

Nadere informatie

Calculator spelling. Assignment

Calculator spelling. Assignment Calculator spelling A 7-segmentdisplay is used to represent digits (and sometimes also letters). If a screen is held upside down by coincide, the digits may look like letters from the alphabet. This finding

Nadere informatie

The upside down Louisa tutorial by Dorothée: Noortjeprullemie.blogspot.be Written for Compagnie M.: m.com

The upside down Louisa tutorial by Dorothée: Noortjeprullemie.blogspot.be Written for Compagnie M.:  m.com The upside down Louisa tutorial by Dorothée: Noortjeprullemie.blogspot.be Written for Compagnie M.: www.compagnie- m.com Dorothée heeft een unieke Compagnie M. hack gemaakt: de Louisa op zijn kop. Als

Nadere informatie

Europa: Uitdagingen? Prof. Hylke Vandenbussche Departement Economie- International Trade 26 April 2018 Leuven

Europa: Uitdagingen? Prof. Hylke Vandenbussche Departement Economie- International Trade 26 April 2018 Leuven Europa: Uitdagingen? Prof. Hylke Vandenbussche Departement Economie- International Trade 26 April 2018 Leuven America First! Wat is het potentiële banenverlies voor België en Europa? VIVES discussion paper

Nadere informatie