We analyze the modal gain of Ga(NAsP) multi quantum-well heterostructures pseudomorphically grown on (001) silicon substrate by metal-organic vapor-phase epitaxy. Using the variable stripe length method, we obtain high modal gain values up to 78 cm−1 at room temperature that are comparable to the values of common high quality III-V laser material. We find good agreement between experimental results and theoretically calculated gain spectra obtained using a microscopic model. The results underline the high potential of Ga(NAsP) as an active material for directly electrically pumped lasers on silicon substrate.
REFERENCES
1.
L.
Pavesi
, L.
Dal Negro
, C.
Mazzoleni
, G.
Franzo
, and F.
Priolo
. Nature
408
, 440
(2000
).2.
H.
Rong
. Nature
433
(3
), 725
(2005
).3.
K.
Kato
and Y.
Tohmori
, IEEE Sel. Top. Quantum Electron.
6
, 4
(2000
).4.
S. F.
Fang
, K.
Adomi
, S.
Iyer
, H.
Morkoc
, H.
Zabel
, C.
Choi
, and N.
Otsuka
, J. Appl. Phys
. 68
(7
) R31
(1990
).5.
C.
Lange
, N. S.
Köster
, S.
Chatterjee
, H.
Sigg
, D.
Chrastina
, G.
Isella
, H.
von Känel
, M.
Schäfer
, M.
Kira
, and S. W.
Koch
, Phys. Rev. B
79
, 201306
(2009
).6.
J.
Liu
, X.
Sun
, R.
Camacho-Aguilera
, L. C.
Kimerling
, and J.
Michel
, Opt. Lett.
35
(5
), 679
(2010
).7.
H.
Rong
, R.
Jones
, A.
Liu
, O.
Cohen
, D.
Hak
, A.
Fang
, and M.
Paniccia
, Nature
433
, 725
(2004
).8.
L.
Cerutti
, J. B.
Rodriguez
, and E.
Tournie
, IEEE Photon. Technol. Lett.
22
(8
), 553
(2010
).9.
R.
Chen
, T.-T.
Tran
, K. W.
Ng
, W. S.
Ko
, L. C.
Chuang
, F. G.
Sedgwick
, and C. C.
Hasnain
, Nat. Photon.
5
, 170
(2011
).10.
T.
Wang
, H.
Liu
, A.
Lee
, F.
Pozzi
, and A.
Seeds
, Opt. Express
19
(12
), 11381
(2011
).11.
B.
Kunert
, K.
Volz
, J.
Koch
, and W.
Stolz
, Appl. Phys. Lett.
88
, 182108
(2006
).12.
N.
Hossain
, S. J.
Sweeney
, S.
Rogowsky
, R.
Ostendorf
, J.
Wagner
, S.
Liebich
, M.
Zimprich
, K.
Volz
, B.
Kunert
, and W.
Stolz
, Electron. Lett.
47
(6
), 931
(2011
).13.
S.
Borck
, S.
Chatterjee
, B.
Kunert
, K.
Volz
, W.
Stolz
, J.
Heber
, W. W.
Rühle
, N. C.
Gerhardt
, and M. R.
Hofmann
, Appl. Phys. Lett.
89
, 031102
(2006
).14.
S.
Liebich
, M.
Zimprich
, A.
Beyer
, C.
Lange
, D. J.
Franzbach
, S.
Chatterjee
, N.
Hossain
, S. J.
Sweeney
, K.
Volz
, B.
Kunert
, and W.
Stolz
, Appl. Phys. Lett.
99
, 071109
(2011
).15.
B.
Kunert
, S.
Liebich
, A.
Beyer
, R.
Fritz
, S.
Zinnkann
, K.
Volz
, and W.
Stolz
, J. Cryst. Growth
315
, 28
(2011
).16.
K. L.
Shaklee
and R. F.
Leheny
, Appl. Phys. Lett
. 18
(11
) 475
(1971
).17.
C.
Lange
, M.
Schwalm
, S.
Chatterjee
, W. W.
Ruhle
, N. C.
Gerhardt
, S. R.
Johnson
, J.-B.
Wang
, and Y.-H.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
91
(19
), 191107
(2007
).18.
G.
Heliotis
, D. D. C.
Bradley
, G. A.
Turnbull
, and I. D. W.
Samuel
, Appl. Phys. Lett.
81
, 415
(2002
).19.
D. S.
Sizov
, R.
Bhat
, J.
Napierala
, J.
Xi
, D. E.
Allen
, C. S.
Gallinat
, and C.
Zah
. Opt. Lett.
34
, 328
(2009
).20.
C.
Lange
, M.
Schwalm
, B.
Metzger
, and S.
Chatterjee
, J. Appl. Phys.
108
, 103119
(2010
).21.
N.
Koukourakis
, D. A.
Funke
, N. C.
Gerhardt
, M. R.
Hofmann
, S.
Liebich
, C.
Bückers
, S.
Zinnkann
, M.
Zimprich
, S. W.
Koch
, B.
Kunert
, K.
Volz
, and W.
Stolz
, Proc. SPIE
7939
, 793927
(2011
).22.
C.
Bückers
, E.
Kühn
, C.
Schlichenmaier
, S.
Imhof
, A.
Thränhardt
, J.
Hader
, J. V.
Moloney
, O.
Rubel
, W.
Zhang
, T.
Ackemann
, and S. W.
Koch
, Phys. Status Solidi B
247
, 789
(2010
).23.
M.
Lindberg
and S. W.
Koch
, Phys. Rev. B
38
, 3342
(1988
).24.
C.
Bückers
, A.
Thränhardt
, S. W.
Koch
, M.
Rattunde
, N.
Schulz
, J.
Wagner
, J.
Hader
, and J. V.
Moloney
, Appl. Phys. Lett.
92
, 071107
(2008
).25.
A.
Lindsay
and E. P.
O’Reilly
, Solid State Commun.
112
, 443
(1999
).26.
M.
Hofmann
, A.
Wagner
, C.
Ellmers
, C.
Schlichenmeier
, S.
Schäfer
, F.
Höhnsdorf
, J.
Koch
, W.
Stolz
, S. W.
Koch
, W. W.
Rühle
, J.
Hader
, J. V.
Moloney
, E. P.
O’Reilly
, B.
Borchert
, A.
Yu. Egorov
, and H.
Riechert
, Appl. Phys. Lett.
78
, 3009
(2001
).27.
J.
Chamings
, S.
Ahmed
, A. R.
Adams
, S. J.
Sweeney
, V. A.
Odnoblyudov
, C. W.
Tu
, B.
Kunert
, and W.
Stolz
, Phys. Status Solidi B
246
, 527
(2009
).28.
O.
Madelung
, Semiconductor – Basic Data
, 2nd ed. (Springer
, Berlin/Heidelberg/New York
, 1996
).29.
I.
Vurgaftman
, J. R.
Meyer
, and L. R.
Ram-Mohan
, J. Appl. Phys.
89
, 5815
(2001
).30.
C.
Bückers
, J.
Hader
, J. V.
Moloney
, and S. W.
Koch
, Phys. Status Solidi C
8
, 2558
(2011
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.