Analysis of the thermal properties of GaInAs quantum cascade lasers
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Análisis de las propiedades térmicas de láseres de cascada cuántica de GaInAs
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Resumo
A study of the temperature distribution of GaInAs/AlInAs quantum cascade lasers (QCLs) is presented. The heat conduction equation was solved using a finite-element method and a two-dimensional anisotropic heat-flow model. The thermal resistance (Rth) was calculated and compared with experimental results reported by other authors obtaining a good agreement. Comparison of heat dissipation in a double channel (DC) and buried heterostructure (BH) was performed analyzing the influence of the ridge height. The effect of materials used as: heat-sink, capping and insulation layer were evaluated. The results show that a DC-QCL with a deep-ridge waveguide, using: InP as top capping layer, Si3N4 as insulation layer, and graphene as heat-sink presents a better performance than a BH-QCL.
Abstract
Se presenta un estudio de la distribución de temperaturas en láseres de cascada cuántica (QCLs) de GaInAs/AlInAs. La ecuación de conducción del calor se resolvió por el método de los elementos finitos, utilizando un modelo anisotrópico y bidimensional del flujo de calor. Se calculó la resistencia térmica (Rth) y se comparó con resultados experimentales reportados por otros autores obteniéndose una buena concordancia. Se realiza una comparación entre las estructuras de doble canal (DC) y enterrada (BH), analizando la influencia de la altura del contacto. Se evaluó el efecto de los materiales usados como: disipador, capa de contacto y aislante. Los resultados muestran que un DC-QCL con un contacto profundo, usando: InP como capa de contacto superior, Si3N4 como óxido y grafeno como disipador tiene un mejor rendimiento que un BH-QCL.
Assunto
Análise térmica, Lasers semicondutores, Calor
Palavras-chave
Thermal analysis, Semiconductor lasers, Computer modeling and simulation, Heat conduction
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http://www.revistacubanadefisica.org/index.php/rcf/article/view/RCF_32-01_15_2015