雷华平[1]2004年在《光子晶体激光器设计和有源层多量子阱的光学性质研究》文中指出在信息社会中，半导体激光器是一种重要的光电子器件。为了提高半导体激光器的性能，本文将光子晶体结构引入半导体激光器中，利用光子晶体控制光在器件中的传播行为，改善激光器的光场约束和反馈性能。同时本文用光致荧光谱方法研究了应变(补偿)多量子阱的发光性质，并根据应变补偿多量子阱增益谱的偏振选择性简化激光器中的光子晶体设计，从而优化激光器的结构设计。 1．采用平面波展开法研究2维叁角形结构光子晶体的色散关系，得到了常见半导体InP，InGaAsP基的光子晶体的光子能带图和光子禁带图。从光子禁带图可以得到不同禁带频率的InP，InGaAsP基的光子晶体的几何参数。 2．利用应变补偿多量子阱增益谱的偏振选择性特点，设计了带光子晶体反射镜的脊波导应变补偿多量子阱激光器，用平面波基传递矩阵法系统研究反射镜的反射率与光子晶体的对称方向、厚度、晶格常数和填充因子的关系。计算结果显示对于ΓM入射的TE偏振光，光子晶体的厚度仅为2.6μm时反射镜达到全反射。 3．根据1维光子晶体的有效折射率理论和光子晶体光纤模型研究了折射率引导的高功率光子晶体垂直腔面发射激光器的单横模激射条件。DBR采用InGaAsP／InP结构，当晶格常数a为5.0μm，单个点缺陷构成光出射区时，空气孔半径r与晶格常数比值r／a的临界值为0.28；当a=3.0μm，紧邻的7个点缺陷构成光出射区时，r／a的临界值为0.10。 4．采用光致荧光谱方法半定量地研究了应变多量子阱InAsP／InP和应变补偿多量子阱InAsP／InGaAsP在不同激发光功率和晶格温度下的荧光谱性质，发现应变补偿多量子阱具有更好的温度稳定性，当温度上升到150K时相对荧光效率下降到90％，而对于应变多量子阱，这个转变温度下降到50K。因此应变补偿多量子阱激光器可在更高温度下工作。
邓昀[2]2007年在《1.31μm GaInNAs激光器的设计与制作》文中认为本文较为系统的介绍了GaInNAs应变量子阱材料的光增益、输出波长、对温度的敏感性等特性，并从理论上对其形成机制作了初步的探讨，对并入其中的N组分引起的反常弯曲系数的成因给出了一定的解释。设计并制作了完整的GaInNAs量子阱脊形波导半导体激光器，该激光器的芯片采用脉冲阳极氧化工艺来制备绝缘膜层。对它进行的测试显示：其输出波长为1.31μm，阈值电流为18mA，阈值电流密度为360A／cm~2，室温下连续工作时的最大功率为14mW，特征温度为135.1K，内量子效率76％，这些数据初步展现了GaInNAs应变量子阱材料所具有的优良特性。
陈珊珊[3]2017年在《ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制》文中研究指明氧化锌(ZnO)优异的光电性能使其在短波长光电器件领域有着广阔的应用前景。然而目前所制备的ZnO基发光器件仍然面临着效率低、不稳定等问题,难以满足应用需求。提高ZnO材料和器件的发光性能一直是本研究领域努力的方向。本文以此为主旨,开展以下3部分工作。1.采用射频等离子体辅助分子束外延(Plasma assisted Molecular Beam Epitaxy,P-MBE)技术制备ZnO、p-ZnO:Na薄膜及非极性ZnO/ZnMgO多量子阱(Multiple Quantum Wells,MQWs),在其表面溅射Pt纳米颗粒后,光致发光(Photoluminescence,PL)谱中带边发光分别增强60、10和20倍,MQWs的内量子效率从1.8%提高至12%。低温PL等研究证实发光性能提升机制为带边发光与表面等离激元(Surface Plasmons SPs)耦合增强和电子转移过程引起的缺陷能级复合向带边发光转变。2.ZnO的p型掺杂技术尚不能达到应用需求,p型层低效注入仍是导致器件发光弱、发光效率低的主要原因之一。本文从ZnMgBeO四元合金的能带结构以及薄膜结构性能角度出发,分析引入微量Be对p型掺杂的辅助作用,探索获得高效稳定p型ZnO材料的新方向,为实现高效发光器件奠定基础。采用P-MBE技术制备两组不同Mg组分、不同带隙、Be组分分别为0.5%和0.7%的ZnMgO/ZnMgBeO异质结,使用X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)法测试两组异质结的能带结构,发现与相同禁带宽度的ZnMgO相比,引入微量Be可以有效地提高ZnMgO的价带顶和导带底,浅化受主能级,同时深化施主能级,更有利于获得p型。根据第一性原理计算以及PL和霍尔(Hall)效应等光电性能分析,发现Be的引入使得氧空位(Oxygen Vacancy,Vo)形成能提高,施主型缺陷Vo减少,降低施主补偿作用,有利于p型掺杂。3.多量子阱作为发光器件的有源层是获得高效发光常用方法,同时为规避p型ZnO材料性能尚不能达到应用需求这一问题,本文提出p-GaN/(ZnO/ZnMgO)多量子阱/n-ZnO的器件结构,采用P-MBE技术,以p-GaN薄膜作为衬底和空穴传输层,在其上开展器件研制工作,获得ZnO/ZnMgO多量子阱有源层器件。电流电压曲线(Current-Voltage Curves,Ⅰ-Ⅴ)表明器件有整流效应,电致发光(Electroluminescence,EL)谱由375 nm的紫外峰和550nm左右的缺陷峰组成,说明复合发光在多量子阱层中,解决了 p-GaN/n-ZnO器件在p-GaN层复合发光的问题。可见,量子阱层有明显的载流子限制作用,有望大幅提升器件的发光效率。
简贵胄[4]2000年在《GaInAsSb/AlGaAsSb半导体激光器器件工艺及表征技术研究》文中研究说明本论文对2μm 波段 GaInAsSb/AlGaAsSb 多量子阱半导体 激光器的器件工艺及器件性能表征技术进行了研究。建立了计算机 控制的脉冲工作条件下半导体激光器参数测试系统；研究了该器件 制作所需用的湿法刻蚀工艺：并进行了脊型波导结构激光器件的工 艺流片和性能测试表征，得到以下结果： 我们利用实验室现有设备建立了采用GPIB 总线相连按，由 计算机进行控制的半导体激光器脉冲特性测试系统，用于进行半导 体激光器的I-P、I-V特性研究。该测试系统在脉冲测量中驱动电流 可达1A以上，脉宽可在100ns以下。 对基于酒石酸的腐蚀液进行了研究。实验结果表明由氢氟 酸、酒石酸和双氧水构成的腐蚀液适用于GaSb/AlGaAsSb器件的工 艺制作。该腐蚀液对于GaSb和AlGaAsSb材料具有稳定的刻蚀速率， 选用合适的溶液组份可以得到较低的刻蚀速率，并发现该腐蚀液对 AlGaAsSb 的腐蚀速率和其Al组份之间呈抛物线关系，在合适的Al 组份下可对AlGaAsSb和GaSb两种材料进行非选择性的刻蚀。 选用 MBE生长的 GalnAsSb/AlGaAsSb激光器材料，采用脊 型波导器件工艺进行了器件流片。器件为加宽波导分别限制结构， 具有3个量子阱。在室温准连续条件下获得了激射输出，阈值电流 为90mA，最高脉冲激射温度达到 80℃。 研究了该器件在脉冲电流驱动下的I-P特性，测量结果表明 导致激光器尚不能在室温连续下受激的主要原因仍然是有源区非辐 射复合太大及产生的热量无法有效耗散，致使激光器注入电流在刚 达到阈值就开始进入饱和状态，导致无法激射。 对GaInAsSb/AlGaAsSb激光器激射光谱进行了研究。实验结果表明：随着注入电流的增大，有源区温度的升高所引起的光谱红 移超过了由注入电流增大引起载流于分布变化所致的光谱兰移。这 两种效应共同作用使得该器件的激射光谱随着注入电流的的增加向 长波方向移动。
参考文献：
[1]. 光子晶体激光器设计和有源层多量子阱的光学性质研究[D]. 雷华平. 中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所）. 2004
[2]. 1.31μm GaInNAs激光器的设计与制作[D]. 邓昀. 长春理工大学. 2007
[3]. ZnO发光效率提升机制研究及ZnO/ZnMgO多量子阱发光器件研制[D]. 陈珊珊. 浙江大学. 2017
[4]. GaInAsSb/AlGaAsSb半导体激光器器件工艺及表征技术研究[D]. 简贵胄. 中国科学院上海冶金研究所. 2000