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.

1.
L.
Pavesi
,
L.
Dal Negro
,
C.
Mazzoleni
,
G.
Franzo
, and
F.
Priolo
.
Nature
408
,
440
(
2000
).
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
).
You do not currently have access to this content.