Mit der 3D-Simulationssoftware PICS wurde eine aktive Zone mit resonant periodischem Gewinn (Resonant Periodic Gain, RPG) entworfen, die Zwischenschichten aus Al_xGa_1-xAs mit unterschiedlichem Al-Anteil aufweist. Die optoelektronischen Eigenschaften eines vertikalen Oberflächenemitter-Lasers mit 940 nm Wellenlänge (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) wurden untersucht, um eine hohe Ausgangsleistung und eine hohe Leistungseffizienz zu erreichen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass bei einem Al-Gehalt von 0,1 in der Zwischenschicht die Spitzenleistung des RPG VCSEL 24,32 mW erreicht und die maximale Leistungskonversionseffizienz 51,7 % beträgt. Durch die Analyse der Bandstruktur der Zwischenschicht wurden die Transporteigenschaften der Ladungsträger in der aktiven RPG VCSEL-Zone untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anpassung des Al-Anteils die Bandstruktur regulieren und die Wahrscheinlichkeit der Strahlungsrekombination kontrollieren kann. Dies reduziert effektiv die Ansammlung von Elektronen und Löchern in der Zwischenschicht und senkt so die nichtstrahlende Rekombination. Die Studie liefert theoretische Leitlinien und Daten zur Materialauswahl der Zwischenschicht in der RPG-Aktivzone mit Spannungskompensation in Quantenmulden.

Vertikaler Oberflächenemitter-Laser; hohe Ausgangsleistung; resonant periodische Gewinn-Aktivzone; Al_xGa_1-xAs-Zwischenschicht