中国半导体照明发展综述

半导体照明是21世纪初兴起的产业,也是我国第三代半导体材料成功产业化的第一个突破口,技术发展日新月异,是国际高科技领域竞争的焦点之一。目前,我国半导体照明产业已经形成了完整的产业链,功率白光LED、硅基LED和全光谱LED等核心技术同步国际,紫外LED、可见光通讯、农业光照和光医疗等创新应用走在世界前列。介绍了我国在半导体照明方面的研究进展,回顾了相关产业的发展情况,并对未来进行了展望。     

GaN基半导体异质结构的外延生长、物性研究和器件应用

GaN基宽禁带半导体异质结构具有非常强的极化效应、高饱和电子漂移速度、高击穿场强、高于室温的居里转变温度、和较强的自旋轨道耦合效应等优越的物理性质,是发展高功率微波射频器件不可替代的材料体系,也是发展高效节能功率电子器件的主要材料体系之一,在半导体自旋电子学器件上亦有潜在的应用价值。GaN基异质结构材料、物理与器件研究已成为当前国际上半导体科学技术的前沿领域和研究热点。本文从GaN基异质结构的外延生长、物理性质及其电子器件应用三个方面对国内外该领域近年来的研究进展进行了系统的介绍和评述,并简要介绍了北京大学在该领域的研究进展。     

半导体材料的华丽家族—氮化镓基材料简介

GaN基氮化物材料已成功地用于制备蓝,绿,紫外光发光器件,日光盲紫外探测器以及高温,大功率微波电子器件,由于该材料具有大的禁带宽度,高的压电和热电系数,它们还有很强的其他应用潜力,诸如做非挥发存储器以及利用压电和热效应的电子器件等,在20世纪80年代末和90年代初,在GaN基氮化物材料的生长工艺上的突破引发了90年代GaN基器件,特别是光电子和高温,大功率微波器件方面的迅猛发展,文章评述了GaN基氮化物的材料特性,生长技术和相关器件应用。     

半导体物理效应与光电子高技术产业

阐述了能带理论和晶格动力学的创建对半导体科学技术发展发展的历史意义，重点介绍了若干关键半导体物理效应的内涵及其对光电子器件与技术发展所作出的源头性贡献，描绘了以半导体激光器为代表的现代光电子高科技产业的发展现状与趋势，指出了光电子高科技持续发展的主要方向。     

辐射与发光 发光与发光器件

TN312．8 2006064817 GaN基功率型LED芯片散热性能测试与分析=Thermal dispersion of GaN-based power LEDs[刊,中]/钱可元(清华大学深圳研究生院半导体照明实验室。广东,深圳(518055)),郑代顺…//半导体光电．—2006,27(3)．—236—239与正装LED相比,倒装焊芯片技术在功率型LED的散热方面具有潜在的优势。对各种正装和倒装焊功率型     

450nm GaN基半导体激光器腔面反射率的优化

分析腔面反射率对GaN基半导体激光器斜率效率和输出功率的影响,并对出射波长为450 nm的激光器进行实验验证。结果表明,对于非对称谐振腔结构,通过优化腔面反射率,可以抑制空间烧孔非线性效应,提高器件的微分量子效率和最大输出功率。当前腔面反射率为5%时,斜率效率大于1.3 W·A~(-1),并在3 A的连续工作电流下,获得了2.6 W的高功率输出。     

激光剥离技术实现垂直结构GaN基LED

为改善GaN基发光二极管(Light-emitting diode,LED)的电学特性和提高其输出光功率,采用激光剥离技术,在KrF准分子激光器脉冲激光能量密度为400mJ/cm2的条件下,将GaN基LED从蓝宝石衬底剥离,结合金属熔融键合技术,在300℃中将GaN基LED转移至高电导率和高热导率的硅衬底,制备出了具有垂直结构的GaN基LED,并对其电学和光学特性进行了测试。结果表明:在110mA注入电流下,垂直结构器件的开启电压由普通结构的3.68V降低到了3.27V;在560mA注入电流下,器件输出光功率没有出现饱和现象;采用高电导率和高热导率的硅衬底能有效地改善GaN基LED的电学和光学特性。     

半导体带间级联激光器研究进展

半导体带间级联量子阱是实现3~5μm波段中红外激光器的重要前沿,其在半导体光电器件技术、气体检测、医学医疗以及自由空间光通信等诸多领域具有重要科学意义和应用价值。半导体带间级联量子阱发光机理是以二类量子阱中的电子与空穴的带间辐射复合发光为主导,再通过电子注入区与空穴注入区形成级联放大,实现多个量子阱周期内电子与空穴的重复利用。本文综述了半导体带间级联激光器从提出能带结构、外延材料到器件制备技术的发展历程,剖析了器件结构各功能区基本概念和工作原理,介绍了器件结构设计与制备工艺技术难点的里程碑突破,详细解释了载流子再平衡、分别限制层等设计,最后展望了半导体带间级联激光器的发展方向和趋势。     

半导体黄光发光二极管新材料新器件新设备

在可见光范围内,半导体发光二极管(LED)发展很不平衡,黄光LED光效(光功率效率)长期远低于其他颜色光效.本文基于GaN/Si体系,从材料生长、芯片制造、器件物理和专用装备等方面进行了系统研究,解决了外延膜龟裂、位错过多、量子阱应力过大、InGaN黄光阱材料相分离、空穴浓度不足、阱材料生长温度过低、衬底吸光、电极挡光等问题,率先实现了高光效黄光LED关键性突破.所研制的黄光LED器件,在20 A/cm~2驱动下波长565 nm黄光LED光效达26.7%,对应164 lm/W;在1 A/cm~2驱动下波长577 nm黄光LED光效达42.8%,对应248 lm/W.基于高光效黄光LED,开发了无荧光粉、多基色LED照明新光源,实现了纯LED照明光源在路灯、氛围灯等方面应用.     

转移基板材质对Si衬底GaN基LED芯片性能的影响

在Si衬底上生长了GaN基LED外延材料,分别转移到新的硅基板和铜基板上,制备了垂直结构蓝光LED芯片。研究了这两种基板GaN基LED芯片的光电性能。在切割成单个芯片之前,对大量尺寸为(300μm×300μm)的这两种芯片分别通高达1 A的大电流在测试台上加速老化1 h。结果显示,铜基板Si衬底GaN基LED芯片有更大的饱和电流,光输出效率更高,工作电压随驱动电流的变化不大,光输出在老化过程中衰减更小。铜基板芯片比硅基板芯片可靠性更高,在大功率半导体照明器件中前景诱人。     

用于Rb原子冷却系统的半导体激光放大(TPA)装置

报道了我们最近研制的780 13m半导体激光放大装置.激光放大管采用Eagleyard公司生产的(EYP-TPA-0780-01000)半导体锥形放大器,当输入的种子源激光功率为25 mW时,放大器输出的激光功率达600mW左右,该光束经过透镜整形,声光调制器频移,然后耦合到单模保偏光纤后,输出功率达110 mW.该激光放大装置可很好的用于高密度冷原子的俘获.     

GaInAsP/InP double-heterostructure lasers for fiber odtic communications

Abstract

This paper reviews the performance of GaInAsP/InP double-heterostructure diode lasers prepared by liquid-phase epitaxy. These lasers have the advantage that exact lattice-matching between the GaIn-ASP active region and the InP substrate is possible for quaternary alloy compositions giving emission wavelengths over a range that includes 1.1–1.3 μm, the optimum region for optical communication systems utilizing fused silica fibers. Continuous operation at room temperature has been achieved in this region for proton-defined stripe (PDS), oxide-defined stripe (ODs), and junction-defined, buried-stripe (JDBS) lasers. The first three PDS devices to be life-tested have already logged over 6,000, 5,700, and 4,000 h, respectively, of cw operation at room temperature without any degradation.     

970nm反射式垂直腔半导体光放大器的设计与制作

设计并制作了970 nm反射式垂直腔半导体光放大器(VCSOA),基于放大器结构,对放大器的噪声特性、增益和带宽特性进行了实验研究和理论分析.研究了反射式放大器的增益与垂直腔半导体激光器出光口径的关系,发现增益随着出光口径的增大而增大.对于970 nm的信号光,经过出光口径为400 μm的VCSOA后,最高获得了26 ...     

Frequency offsets in frequency-locked semiconductor lasers

A commonly used technique for frequency locking a laser is dithering the laser frequency and monitoring the first derivative of the laser transmission through an absolute reference. In semiconductor lasers, this frequency dithering can be obtained easily by dithering the injection current. However, this dithering also modulates the laser output power. Here we show that this modulation of the laser output power results in an offset of the locked laser frequency from the reference frequency. We derive analytical expressions for these frequency offsets for semiconductor lasers frequency-locked to a Fabry-Perot transmission peak, a Gaussian absorption line, and a Lorentzian absorption line.     

光脉冲对光导开关非线性导通性能的影响

设计了异面结构的GaAs光导开关,开关厚度为0.6mm,电极间隙为3mm。利用半导体激光二极管对开关进行了触发实验。随着开关两端偏置电压不断升高,开关输出脉冲幅度线性增加,输出波形与光脉冲相似,当偏置电压超过一定阈值,开关输出脉冲幅度显著增强,输出脉冲前沿快于光脉冲,开关进入了非线性工作模式。开关进入非线性模式,除了与偏置电压有关外,还与触发光脉冲前沿、能量有关,实验发现触发光脉冲前沿越快,能量越高,开关越容易进入非线性工作模式,所需的偏置电压也越低,但当电压低至某一阈值时(实验中约6kV),即使增加触发光能,开关也无法进入非线性模式。     

稀磁半导体--自旋和电荷的桥梁

稀磁半导体可能同时利用载流子的自旋和电荷自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件．尤其是铁磁半导体材料的出现带动了半导体自旋电子学的发展．室温铁磁半导体材料的制备，半导体材料中有效的自旋注入，以及自旋在半导体结构中输运和操作已成为目前半导体自旋电子学领域中的热门课题．稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质，这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础．     

Synthesis and structural,magnetic characterization of Zn(Mn)O diluted magnetic semiconductor

The bulk samples with nominal composition Zn_1−x Mn_x O [x = 5% and 7%] were synthesized at 930 °C by Standard Solid State Reaction method. The structural analysis reveals the single phase nature. The Topography study indicates the distribution of the particles. Magnetic property was affirmed by Vibrating Sample Magnetometer, Zn_1−x Mn_x O (with x = 5%), low concentration of dopant shows good ferromagnetism compared to high concentration in Zn_1−x Mn_x O (with x = 7%).     

The burstein-moss shift in quantum-confined nonparabolic semiconductors

Summary An attempt is made to present a simple theoretical study of the Burstein-Moss shift in quantum wires and dots of nonparabolic semiconductors, takingn-GaAs andn-InSb as examples. It is found that the same shift increases with increasing electron concentration and decreasing film thickness in nonideal steps for both types of quantum confinements for both the materials, respectively.     

稀磁半导体的研究进展

本文主要介绍了III-V族稀磁半导体(Ga,Mn)As的研究进展,包括(Ga,Mn)As的生长制备、基本磁性质、磁输运特征、磁光性质、磁性起源、相关的异质结构和自旋注入等,同时还简单介绍了其它稀磁半导体如IV族、III-VI族和IV-VI族等稀磁半导体的研究进展,在文章的最后描述了理想的稀磁半导体应该具备的特征以及对未来的展望。     

稀磁半导体的研究进展

本文主要介绍了III-V族稀磁半导体(Ga,Mn)As的研究进展,包括(Ga,Mn)As的生长制备、基本磁性质、磁输运特征、磁光性质、磁性起源、相关的异质结构和自旋注入等,同时还简单介绍了其它稀磁半导体如IV族、III-VI族和IV-VI族等稀磁半导体的研究进展,在文章的最后描述了理想的稀磁半导体应该具备的特征以及对未来的展望。