The effect of doping concentration on the performance of short-wavelength quantum-cascade lasers based on the strain-compensated InGaAs/InAlAs/AlAs heterostructure on InP, emitting at 3.8μm, is investigated for average doping concentrations between 0.3 and 3.9×1017cm3 (sheet densities between 1.6 and 20.9×1011cm2). Although the threshold current density is rather independent of doping concentration, the maximum current density increases with doping and exhibits a saturation for the highest doping level. Other important performance characteristics such as differential quantum efficiency, peak optical emission power, slope efficiency, and maximum operating temperature are observed to be maximized for structures with an average doping of 23×1017cm3, corresponding to a sheet density of about 1.5×1012cm2.

1.
J.
Faist
,
F.
Capasso
,
C.
Sirtori
,
D. L.
Sivco
,
A. L.
Hutchinson
, and
A. Y.
Cho
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
3057
(
1995
).
2.
L.
Diehl
,
D.
Bour
,
S.
Corzine
,
J.
Zhu
,
G.
Höfler
,
M.
Lončar
,
M.
Troccoli
, and
F.
Capasso
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
081101
(
2006
).
3.
S.
Slivken
,
A.
Evans
,
W.
Zhang
, and
M.
Razeghi
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
151115
(
2007
).
4.
M. P.
Semtsiv
,
M.
Wienold
,
S.
Dressler
, and
W. T.
Masselink
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
051111
(
2007
).
5.
J. S.
Yu
,
A.
Evans
,
S.
Slivken
,
S. R.
Darvish
, and
M.
Razeghi
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
251118
(
2006
).
6.
D. G.
Revin
,
J. W.
Cockburn
,
M. J.
Steer
,
R. J.
Airey
,
M.
Hopkinson
,
A. B.
Krysa
,
L. R.
Wilson
, and
S.
Menzel
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
021108
(
2007
).
7.
Q.
Yang
,
C.
Manz
,
W.
Bronner
,
N.
Lehmann
,
F.
Fuchs
,
K.
Köhler
, and
J.
Wagner
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
121134
(
2007
).
8.
J.
Devenson
,
R.
Teissier
,
O.
Cathabard
, and
A. N.
Baranov
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
111118
(
2007
).
9.
D.
Weidmann
,
G.
Wysocki
,
C.
Oppenheimer
, and
F. K.
Tittel
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
80
,
255
(
2005
).
10.
J.
Faist
,
D.
Hofstetter
,
M.
Beck
,
T.
Aellen
,
M.
Rochat
, and
S.
Blaser
,
IEEE J. Quantum Electron.
38
,
533
(
2002
).
11.
L. R.
Wilson
,
D. A.
Carder
,
J. W.
Cockburn
,
R. P.
Green
,
D. G.
Revin
,
M. J.
Steer
,
M.
Hopkinson
,
G.
Hill
, and
R.
Airey
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
1378
(
2002
).
12.
M. P.
Semtsiv
,
M.
Wienold
,
S.
Dressler
, and
W. T.
Masselink
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
211124
(
2006
).
13.
M. P.
Semtsiv
,
M.
Wienold
,
S.
Dressler
, and
W. T.
Masselink
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
051111
(
2007
).
14.
M.
Giehler
,
R.
Hey
,
H.
Kostial
,
S.
Cronenberg
,
T.
Ohtsuka
,
L.
Schrottke
, and
H. T.
Grahn
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
671
(
2003
).
15.
S.
Höfling
,
V. D.
Jovanović
,
D.
Indjin
,
J. P.
Reithmaier
,
A.
Forchel
,
Z.
Ikonić
,
N.
Vukmirović
,
P.
Harrison
,
A.
Mirčetić
, and
V.
Milanović
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
251109
(
2006
).
16.
V. D.
Jovanović
,
S.
Höfling
,
D.
Indjin
,
N.
Vukmirović
,
Z.
Ikonić
,
P.
Harrison
,
J. P.
Reithmaier
, and
A.
Forchel
,
J. Appl. Phys.
99
,
103106
(
2006
).
17.
T.
Aellen
,
M.
Beck
,
N.
Hoyler
,
M.
Giovannini
,
J.
Faist
, and
E.
Gini
,
J. Appl. Phys.
100
,
043101
(
2006
).
18.
C.
Mann
,
Q.
Yang
,
F.
Fuchs
,
W.
Bronner
,
K.
Köhler
, and
J.
Wagner
,
IEEE J. Quantum Electron.
42
,
994
(
2006
).
19.
L.
Ajili
,
G.
Scalari
,
M.
Giovannini
,
N.
Hoyler
, and
J.
Faist
,
J. Appl. Phys.
100
,
043102
(
2006
).
20.
A.
Benz
,
G.
Fasching
,
A. M.
Andrews
,
M.
Martl
,
K.
Unterrainer
,
T.
Roch
,
W.
Schrenk
,
S.
Golka
, and
G.
Strasser
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
101107
(
2007
).
21.
C.
Gmachl
,
F.
Capasso
,
D. L.
Sivco
, and
A. Y.
Cho
,
Rep. Prog. Phys.
64
,
1533
(
2001
).
22.
M. P.
Semtsiv
,
M.
Ziegler
,
S.
Dressler
,
W. T.
Masselink
,
N.
Georgiev
,
T.
Dekorsy
, and
M.
Helm
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1478
(
2004
).
23.
V. D.
Jovanović
,
D.
Indjin
,
N.
Vukmirović
,
Z.
Ikonić
,
P.
Harrison
,
E. H.
Linfield
,
H.
Page
,
X.
Marcadet
,
C.
Sirtori
,
C.
Worrall
,
H. E.
Beere
, and
D. A.
Ritchie
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
211117
(
2005
).
You do not currently have access to this content.