Zn杂质扩散诱导AlGaInP/GaInP量子阱混杂

杂质扩散诱导量子阱混杂技术可用于制作腔面非吸收窗口,提高大功率半导体激光器的输出功率.以Zn2As2为扩散源,采用闭管扩散方式,在550℃下对650 nm半导体激光器的外延片进行了一系列Zn杂质扩散诱导量子阱混杂的实验.实验发现,随着扩散时间从20～120 min,样品光致发光(PL)谱蓝移偏移增加,峰值波长蓝移53 nm;当扩散时间超过60 min后,样品的PL谱中不仅出现了常见的蓝移峰,同时还出现了红移峰,峰值波长红移32 nm.分析表明PL谱蓝移来自Zn扩散引起的AlGaInP/GaInP间的量子阱混杂;红移来自Zn杂质扩散对样品中Ga0.51In0.49P缓冲层的影响.还研究了扩散温度(550℃)和扩散时间对样品晶体品质的影响,并在理论上计算了AlGaInP/GaInP量子阱混杂巾的Al-Ga的互扩散系数.     

对915 nm InGaAsP/GaAsP初次外延片量子阱混杂的研究

高输出功率和长期可靠性是高功率半导体激光器得以广泛应用的前提,但高功率密度下腔面退化导致的光学灾变损伤(COD)制约了激光器的最大输出功率和可靠性。为了提高915 nm InGaAsP/GaAsP半导体激光器的COD阈值,利用金属有机物化学气相沉积设备来外延生长初次样片。探讨了量子阱混杂对初次外延片发光的影响。此外,使用光致发光谱测量了波峰蓝移量和发光强度。实验结果表明,在退火温度为890℃、退火时间为10 min条件下,波峰蓝移量达到了62.5 nm。对初次外延片进行量子阱混杂可得到较大的波峰蓝移量,且在退火温度为800～890℃、退火时间为10 min的条件下峰值强度均保持在原样片峰值强度的75%以上。     

基于循环退火的Si诱导量子阱混杂研究(特邀)

腔面光学灾变损伤是制约半导体激光器输出功率以及可靠性的主要因素之一.为制备高功率和高可靠性半导体器件,初步探索了Si杂质诱导量子阱混杂技术,并将其应用于975 nm半导体激光器件的非吸收窗口制备工艺.采用循环退火方式,研究了不同条件下Si杂质诱导量子阱混杂的效果,当退火温度为830℃,退火时间为10 min,循环次数为...     

张应变GaInP量子阱结构变温光致发光特性

对张应变GaInP量子阱激光器材料结构开展变温光致发光特性的研究,实验中激光器有源区为9nm Ga0.575In0.425P量子阱结构,采用N离子注入并结合730℃下的快速热退火处理来诱导有源区发生量子阱混杂.变温(10K～300K)光致发光特性研究表明:300K时,只进行快速热退火或者N离子注入的样品不发生峰值波长蓝移,N离子注入后样品在退火时发生波长蓝移,且蓝移量随退火时间的增加而增加;低温条件时,不同样品的光致发光特性差别较大,光致发光谱既有单峰,也有双峰,分析认为双峰中的短波长发光峰为本征激子的复合,长波长发光峰是由于有序区域中的电子与无序区域中的空穴复合引起.本研究可为半导体激光器长期工作可靠性和材料低温特性的相互关系提供一种新的研究思路.     

基于GaAs膜的GaInP/AlGaInP无杂质空位扩散诱导量子阱混杂的研究（英文）

在红光半导体激光器芯片上采用GaAs介质膜进行无杂质空位扩散诱导量子阱混杂研究。激光器芯片的有源区由一个9 nm厚的GaInP量子阱和两个350 nm厚的AlGaInP量子垒构成,利用MOCVD方法在芯片表面生长GaAs介质膜。在950℃的情况下进行不同时长不同GaAs层厚度的高温快速热退火诱发量子阱混杂。通过光致发光光谱分析样品混杂之后的波长蓝移情况和光谱半峰全宽变化规律。当退火时间达到120 s时,样品获得53.4 nm的最大波长蓝移;在1 min退火时间下获得18 nm的最小光谱半峰全宽。     

带有非吸收窗口的高性能InGaAs/AlGaAs量子阱激光二极管

为了解决限制近红外单发射区InGaAs/AlGaAs量子阱半导体激光二极管失效阈值功率提升的腔面光学灾变损伤问题,研制了一种带有Si杂质诱导量子阱混杂非吸收窗口的新型激光二极管,并对其性能进行了测试分析.首先,对于带有非吸收窗口的二极管,在其谐振腔上方前后腔面附近的窗口区域覆盖50 nm Si/100 nm SiO2组...     

基于SiO_2薄膜的915nm半导体激光器的无杂质空位诱导量子阱混合研究

为了提高915nm半导体激光器腔面抗光学灾变的能力,采用基于SiO_2薄膜无杂质诱导量子阱混合法制备符合915nm半导体激光器AlGaInAs单量子阱的非吸收窗口.研究了无杂质空位诱导量子阱混合理论及不同退火温度、不同退火时间、SiO_2薄膜厚度、SiO_2薄膜折射率、不同盖片等试验参数对制备非吸窗口的影响,并且讨论了SiO_2薄膜介质膜的多孔性对无杂质诱导量子阱混合的影响.实验制备出蓝移波长为53nm的非吸收窗口,最佳制备非吸收窗口条件为退火温度为875℃,退火时间为90s,SiO_2薄膜折射率为1.447,厚度为200nm,使用GaAs盖片.     

快速热退火引起的GaAs／AlGaAs双量子阱中铝原子的扩散研究

用分子束外延生长了ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ双量子阱激光器结构样品，并对不同温度快速热退火导致量子阱组分无序即阱和垒中三族元素的扩散过程进行了实验和理论研究 。用光荧光技术测量退火样品的ｎ＝１量子阱能级跃迁峰值位置，结果表明退火前后样品量子阱能级位置发生蓝移，蓝移量随温度的提高而增大，对退火过程中ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱中三族元素的扩散过程中进行了理论分析，并与实验结果相比较，获得了不同退火温度下     

SixNy沉积参数对量子阱混杂效果的影响

Si_xN_y常被用作量子阱混杂（QWI）的抑制材料,为了探索Si_xN_y的生长工艺对InGaAs/GaAs量子阱结构混杂效果的影响,对等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法的工艺参数,如沉积时间、SiH₄流量以及射频（RF）功率进行一系列实验。实验结果表明：Si_xN_y可以较好地保护量子阱,但其厚度对QWI抑制效果的影响较小;当SiH₄流量较大时,Si_xN_y中富Si,退火过程中Si可能发生扩散而与P型欧姆接触层形成电补偿,同时诱导量子阱混杂,使其波长发生较大蓝移;减少SiH₄流量,Si_xN_y中Si的含量降低,折射率降低,但蓝移量仍较大;在一定范围内,蓝移量随着RF功率的增大而增大;当RF功率为50 W、SiH₄流量为50 sccm时,Si_xN_y...     

980nm高功率列阵半导体激光器

本文分析了影响列阵半导体激光器输出功率的因素。利用分子束外延生长方法生长出InGaAs/GaAs应变量子阱激光器材料。利用该材料制作的应变量子阱列阵半导体激光器准连续（100Hz,100μs）输出功率达到80W（室温）,峰值波长为978－981nm。     

高功率垂直外腔面发射半导体激光器增益设计及制备

垂直外腔面发射半导体激光器(vertical external cavity surface emitting laser, VECSEL)兼具高功率与良好的光束质量,是半导体激光器领域的持续研究热点之一.本文开展了光抽运VECSEL最核心的多量子阱增益区设计,对量子阱增益光谱及其峰值增益与载流子浓度及温度等关系进行系统的理论优化,并对5种不同势垒构型的量子阱增益特性进行对比,证实采用双侧GaAsP应变补偿的发光区具有更理想的增益特性.对MOCVD生长的VECSEL进行器件制备,实现了VECSEL在抽运功率为35 W时输出功率达到9.82 W,并且功率曲线仍然没有饱和;通过变化外腔镜的反射率, VECSEL的激光波长随抽运功率的漂移系数由0.216 nm/W降低至0.16 nm/W,证实外腔镜反射率会影响VECSEL增益芯片内部热效应,从而影响VECSEL激光输出功率.所制备VECSEL在两正交方向上的发散角分别为9.2°和9.0°,激光光斑呈现良好的圆形对称性.     

无杂质空位扩散法造成InGaAsP/InP多量子阱结构带隙蓝移规律的研究

采用光荧光谱(PL)和光调制反射谱(PR)的方法,研究了由Si₃N₄、SiO₂电介质盖层引起的无杂质空位(IFVD)诱导的InGaAsP四元化合物半导体多量子阱(MQWs)结构的带隙蓝移。实验中Si₃N₄、SiO₂作为电介质盖层,用来产生空位,再经过快速热退火处理(RTA)。实验结果表明:多量子阱结构带隙蓝移和退火温度、复合盖层的组合有关。带隙蓝移随退火温度的升高而加大。InP、Si₃N₄复合盖层产生的带隙蓝移量大于InP、SiO₂复合盖层。而InGaAs、SiO₂复合盖层产生的带隙蓝移量则大于InGaAs、Si₃N₄复合盖层。同时,光调制反射谱的测试结果与光荧光测试的结果基本一致,因此,PR谱是用于测试带隙变化的另一种方法。     

Suppressed intermixing in InAlGaAs/ AlGaAs/GaAs and AlGaAs/GaAs quantum well heterostructures irradiated with a KrF excimer laser

The influence of gallium arsenide surface modification induced by irradiation with a KrF excimer laser on the magnitude of the quantum well (QW) intermixing effect has been investigated in InAlGaAs/AlGaAs/GaAs QW heterostructures. The irradiation in an air environment with laser pulses of fluences between 60 and 100 mJ/cm² has resulted in the formation of a gallium oxide-rich film at the surface. Following the annealing at 900 °C, up to 35 nm suppression of the band gap blue shift was observed in all the laser irradiated samples when compared to the non-irradiated samples. The origin of suppression has been discussed in terms of stress controlled diffusion. PACS 78.55.Et; 66.30.Lw; 73.21.Fg     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.     

Alloying mechanisms for epitaxial nanocrystals

The different mechanisms involved in the alloying of epitaxial nanocrystals are reported in this Letter. Intermixing during growth, surface diffusion, and intraisland diffusion were investigated by varying the growth conditions and annealing environments during chemical vapor deposition. The relative importance of each mechanism was evaluated in determining a particular composition profile for dome-shaped Ge:Si (001) islands. For samples grown at a faster rate, intermixing during growth was reduced. Si surface diffusion dominates during H2 annealing, whereas Ge surface diffusion and intraisland diffusion prevail during annealing in a PH3 environment.     

Dual-wavelength distributed Bragg reflector semiconductor laser based on a composite resonant cavity

We report a monolithic integrated dual-wavelength laser diode based on a distributed Bragg reflector (DBR) composite resonant cavity. The device consists of three sections, a DBR grating section, a passive phase section, and an active gain section. The gain section facet is cleaved to work as a laser cavity mirror. The other laser mirror is the DBR grating, which also functions as a wavelength filter and can control the number of wavelengths involved in the laser action. The reflection bandwidth of the DBR grating is fabricated to have an appropriate value to make the device work at the dual-wavelength lasing state. We adopt the quantum well intermixing (QWI) technique to provide low-absorption loss grating and passive phase section in the fabrication process. By tuning the injection currents on the DBR and the gain sections, the device can generate 0.596 nm-spaced dual-wavelength lasing at room temperature.     

氮化物抛物量子阱中类氢杂质态能量

采用变分方法研究氮化物抛物量子阱(GaN/Al_xGa_1-xN)材料中类氢杂质态的能级,给出基态能量、第一激发态能量、结合能和跃迁能量等物理量随抛物量子阱宽度变化的函数关系.研究结果表明,基态能量、第一激发态能量、基态结合能和1s→2p±跃迁能量随着阱宽L的增大而减小,最后接近于GaN中3D值.GaN/Al_0.3Ga_0.7N抛物量子阱对杂质态的束缚程度比GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱强,因此,在GaN/Al_0.3-Ga_0.7N抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子比在GaAs/Al_0.3Ga_0.7As抛物量子阱中束缚于杂质中心处的电子稳定.     

大功率780 nm半导体激光器的设计与制备

设计并制备了一款780 nm半导体激光器,并进行了外腔反馈锁模研究。利用金属有机化学气相沉积技术制备了激光器外延层,采用GaAsP/GaInP作为量子阱/波导层有源区,限制层采用低折射率AlGaInP材料。采用超高真空解理钝化技术,在激光器腔面蒸镀无定形ZnSe钝化层。未钝化器件在输出功率2.5 W时发生腔面灾变损伤（COD）,钝化后器件未发生COD现象,电流在10 A时输出功率10.1 W,电光转换效率54%。体布拉格光栅（VBG）外腔锁定前后,器件的光谱半峰全宽分别为2.6 nm和0.06 nm,VBG变温调控波长范围约230 pm。