VECSEL-vahvistinpeilien valmistus ja simulointi
Halonen, Eero Juhani (2018)
2018
Teknis-luonnontieteellinen
Teknis-luonnontieteellinen tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-11-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201810242428
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201810242428
Tiivistelmä
Tämä kandidaatintyö käsittelee pinnasta emittoivan ulkoisen kaviteetin laserin (VECSEL, Vertical External-Cavity Surface-Emitting Laser) vahvistinpeilien valmistusta. Työhön kuului muun muassa puolijohderakenteiden simulointia, suunnittelua, valmistusta ja materiaali-/rakenneominaisuuksien mittausta. VECSEL-vahvistinpeilien teoriasta käydään läpi muun muassa Bragg-peilit, jotka heijastavat vahvasti tiettyä aallonpituutta, ja kvanttikaivot, joissa hyödynnetään varauksenkuljettajien energiatilojen kvantittumista.
VECSEL-vahvistinpeilit valmistettiin molekyylisuihkuepitaksia-menetelmällä (MBE, Molecular Beam Epitaxy). MBE:ssä puolijohdekasvatus tapahtuu ultratyhjiössä kuumennetuista materiaalilähteistä lähtevien molekyylisuihkujen avulla. Valmistusprosessissa puolijohderakenteisiin syntyy kidevirheitä, jotka luokitellaan syntymisperiaatteen mukaisesti.
Työssä kehitettiin yksinkertainen ohjelma/skripti kvanttikaivojen emissioaallonpituuden arvioimiseksi. Koodi on kirjoitettu Pythonilla ja siinä on hyödynnetty avoimeen lähdekoodiin perustuvaa openbandparams-kirjastoa. Simulaatioissa voidaan esimerkiksi muuttaa kvanttikaivon lämpötilaa, puolijohdekompositiota sekä kvanttikaivon paksuutta ja arvioida näiden parametrien vaikutusta emittoituvien fotonien aallonpituuteen.
Kandidaatintyössä onnistuttiin simuloimaan puolijohdepohjaisia kvanttikaivoja, mikä on tärkeä työkalu MBE-kasvattajalle. Python osoittautui hyväksi alustaksi tälle ohjelmalle, koska openbandparams-kirjasto perustuu avoimeen lähdekoodiin ja laajentamismahdollisuudet Pythonilla ovat hyvät.
VECSEL-vahvistinpeilit valmistettiin molekyylisuihkuepitaksia-menetelmällä (MBE, Molecular Beam Epitaxy). MBE:ssä puolijohdekasvatus tapahtuu ultratyhjiössä kuumennetuista materiaalilähteistä lähtevien molekyylisuihkujen avulla. Valmistusprosessissa puolijohderakenteisiin syntyy kidevirheitä, jotka luokitellaan syntymisperiaatteen mukaisesti.
Työssä kehitettiin yksinkertainen ohjelma/skripti kvanttikaivojen emissioaallonpituuden arvioimiseksi. Koodi on kirjoitettu Pythonilla ja siinä on hyödynnetty avoimeen lähdekoodiin perustuvaa openbandparams-kirjastoa. Simulaatioissa voidaan esimerkiksi muuttaa kvanttikaivon lämpötilaa, puolijohdekompositiota sekä kvanttikaivon paksuutta ja arvioida näiden parametrien vaikutusta emittoituvien fotonien aallonpituuteen.
Kandidaatintyössä onnistuttiin simuloimaan puolijohdepohjaisia kvanttikaivoja, mikä on tärkeä työkalu MBE-kasvattajalle. Python osoittautui hyväksi alustaksi tälle ohjelmalle, koska openbandparams-kirjasto perustuu avoimeen lähdekoodiin ja laajentamismahdollisuudet Pythonilla ovat hyvät.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [6531]