温度对Al_(0.5)Ga_(0.5)As/AlAs分布布喇格反射器的反射谱影响

采用光学传输矩阵理论对Al0.5Ga0.5As/AlAs材料分布布喇格反射器(DBR)进行理论研究,分析了-10℃到100℃的范围内,温度变化对不同DBR结构的反射光谱影响.结果表明:随着温度的升高,传统20周期DBR的反射光谱向长波长方向移动,速率约0.05 nm/℃,其中由线热膨胀系数带来的影响小于0.001 nm/℃.当传统DBR的周期数增大时,温度对DBR光谱反射率的影响在减小,同时DBR的反射谱峰值波长发生红移.为了降低温度对DBR反射光谱的影响,提出一种新型的复式DBR结构.分析指出:该复式DBR比传统DBR有更大的反射光谱半峰宽,基本能覆盖同温度的AlGaInP LED电致发光光谱,这对提高LED的出光效率有现实意义.     

温度对Al0.5Ga0.5As/AlAs分布布喇格反射器的反射谱影响

采用光学传输矩阵理论对Al0.5Ga0.5As/AlAs材料分布布喇格反射器(DBR)进行理论研究,分析了－10℃到100℃的范围内,温度变化对不同DBR结构的反射光谱影响.结果表明：随着温度的升高,传统20周期DBR的反射光谱向长波长方向移动,速率约0.05 nm/℃,其中由线热膨胀系数带来的影响小于0.001 nm/℃.当传统DBR的周期数增大时,温度对DBR光谱反射率的影响在减小,同时DBR的反射谱峰值波长发生红移.为了降低温度对DBR反射光谱的影响,提出一种新型的复式DBR结构.分析指出：该复式DBR比传统DBR有更大的反射光谱半峰宽,基本能覆盖同温度的AlGaInP LED电致发光光谱,这对提高LED的出光效率有现实意义.     

MOCVD外延生长AlGaAs组份的在线监测

利用反射各向异性谱( RAS)和反射谱在线监测了AlxGa1-xAs样品的金属有机化合物汽相淀积(MOCVD)外延生长过程.通过在线监测得到的RAS和反射谱可以敏感地反映出AlxGa1-xAs外延层组份发生的变化,从而优化外延生长工艺.实验表明,反射谱中的振荡周期可以在线计算组份和生长速率,利用反射谱中的振荡的第一个最...     

无损耗型及损耗型分布布拉格反射镜光学特性的传输矩阵理论分析及优化(英文)

利用传输矩阵理论对无光学损耗和有光学损耗的分布布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR)分别进行了结构分析与优化。在光场正入射条件下,对具有HL、HLH、LH及LHL结构的DBR内部光场分布情况进行了模拟分析和实验验证。结果表明:光场正入射到DBR后,在HL及HLH型DBR结构内部的光场分布最弱。当组成DBR的材料层消光系数为0.01时,HL及HLH型DBR内部产生的能流密度吸收量最小,为其他结构的10%左右,材料吸收引起的中心波长反射率降低仅为3.6%;而LH及LHL型DBR结构由于材料吸收而导致反射率降低29.2%。因此,采用高折射率材料层作为DBR结构的第一层有利于提高DBR反射率,降低光学吸收。最后,通过MOCVD外延生长了具有HL结构的吸收型Al0.12Ga0.88As/Al0.9Ga0.1As DBR结构,并对其反射特性进行了测试。     

半导体/超晶格分布布拉格反射镜的特性研究

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱中得出 ,其反射谱中心波长为 85 0nm ,19周期此DBR的峰值反射率高达 99 5 % ,反射带宽度为 90nm左右。与此同时 ,由自行设计的二次钨丝掩模质子注入形成 15× 15 μm2 正方形电流注入区对 p型DBR的串联电阻进行了测量 ,克服了化学湿腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点。实验得出此 p型DBR的串联电阻仅为 5 0Ω左右。由此可见 ,此DBR在保持高的反射率的同时具有较低的串联电阻。最后 ,对DBR的串联电阻与温度关系的实验研究表明 ,此DBR的串联电阻受温度的影响不大。     

RAS在线监测AlGaAs的MOCVD生长

通过瞬态反射各向异性谱和瞬态反射谱在线监测和研究了AlxGa1-xAs的生长过程,利用金属有机化合物汽相淀积技术在GaAs (001)衬底上生长了多层AlxGa1-xAs结构.选择最适合在线监测生长过程的探测光能量,在此探测光能量处所得到的反射各向异性谱和反射谱的信号在生长过程中有很明显的振荡行为产生.研究发现,通过瞬...     

(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P材料的MOCVD生长温度窗口研究

用来制作光电子器件的(Al0.1Ga0.9)0.5 In0.5P为直接带隙的四元合金材料,对应的发光波长为630 nm,在其LP-MOCVD (low press-metalorganic chemical vapor deposition)外延生长过程中温度的高低成为影响其质量的关键,找到合适的生长温度窗口很有必要.实验中分别在700℃,680℃,670℃和660℃的条件下生长出作为发光二极管有源区的(Al0.1Ga0.9)0.5 In0.5P多量子阱结构,通过PL谱的测试对比分析,找出最佳生长温度在670℃附近.之后对比各外延片的PL谱、表面形貌,并对反应室的气流场进行了模拟,对各温度下生长状况的原因作出了深入分析.分析得到,高温下In组分的再蒸发会引起晶格失配并导致位错;低温下O杂质的并入会形成大量非辐射复合中心影响晶体质量,因此导致了(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P生长温度窗口较窄,文章最后提出In源有效浓度的提高是解决高温生长的一条有效途径.     

顶部反射镜对GaN基共振腔发光二极管性能的影响研究

本文在Ga N基共振腔发光二极管(RCLED)顶部设计制备了高反膜结构分布式布拉格反射镜(DBR)和滤波器结构DBR,对比分析了两种反射镜的反射率曲线特征以及对应的RCLED器件的光输出纵模模式、光谱线宽和输出光强等性能差异,详细研究了顶部反射镜的光反射特性对RCLED器件输出光谱性能的影响机理.研究结果表明,顶部反射镜是RCLED的重要组成部分,其反射率曲线特征决定器件的光输出性能.常规高反膜结构DBR顶部反射镜的反射率曲线具有较宽的高反射带,将其作为顶部反射镜可有效压窄RCLED发光纵模线宽,但是发光光谱仍呈现多纵模光输出特征.滤波器结构DBR顶部反射镜的反射率曲线在中心波长处具有较窄的透光凹带,利用透光凹带对输出光的调制作用,器件可实现单纵模光输出,在光通信、光纤传感等领域展示了广阔的应用前景.通过进一步设计RCLED顶部反射镜结构,可以改变其反射率曲线特性,进而优化RCLED器件的输出光谱特性,以满足器件在多个领域的应用需求.     

入射角对Al0.5Ga0.5As-AlAs分布布拉格反射器反射光谱的影响

采用传输矩阵法对Al0.5Ga0.5As-AlAs材料的发光二极管分布布拉格反射器进行入射角的反射光谱研究,计算发现反射偏振光p和s随入射角的增大呈“V”形变化,在49.8°处有最小反射值。不同入射介质[以空气和限制层(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P材料]下的反射光谱受入射角的影响差异很大,其中入射角对空气入射介质的反射谱影响较小,由0°入射的反射率88.13%降至45°的84.94%,反射峰值波长蓝移仅10 nm;但入射角对(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P入射介质的反射谱影响很大,仅从0°到45°入射,反射率降幅就超过45%,反射峰值波长蓝移超过127 nm。为了减缓这种影响,提出了多波长布拉格反射器结构设计。计算表明多波长分布布拉格反射器在0ο~45°的入射角内比传统的分布布拉格反射器有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。     

包含布拉格反射器的空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池性能

利用光学膜系设计软件(TFCalc),设计出空间用GaInP/(In)GaAs/Ge三结太阳电池的分布式布拉格反射器(DBR)。实验结果表明由15对Al0.2Ga0.8As/Al0.9Ga0.1As组成的DBR在中心波长850nm处的反射率高达96%,使800~900nm波段内红外光被有效反射后又被二次吸收,提高了GaInAs中间电池的抗辐照能力。基于细致平衡原理,结合p-n结形成机理,对原电池结构和包含DBR的新电池结构进行厚度优化。通过对比中电池厚度为2.93μm的原电池结构和中电池厚度为1.2,1.6,2.0μm的新电池结构的辐照前外量子效率(EQE),发现新电池结构基本弥补了基区减薄对短路电流的影响。通过分析两种结构电池辐照前后的电学性能,发现DBR结构的存在明显改善了辐照后电池电流的衰减,并且中电池厚度为1.6μm的新电池结构辐照后效率高达24.87%,较原电池结构提升了近2%,基本接近中电池厚度为2.0μm的新电池结构,且明显高于1.2μm中电池厚度的新电池结构。     

垂直腔面发射激光器的结构生长及特性研究

在偏〈111〉A 2°的GaAs (100) 衬底上生长了Al0.9Ga0.1As /Al0.2Ga0.8As周期结构的垂直腔面发射激光器（VCSEL）外延片P 型DBR的周期数为24.5对,N型DBR的周期数为34.5对.用光荧光 (PL) 谱、扫描电子显微镜 (SEM)和X射线双晶衍射 (XRD) 方法对VCSEL的光学特性和结构特性进行了分析室温量子阱材料的PL谱峰值波长为837.0 nm,半高宽达到28.9 nm在X射线双晶衍射回摆曲线中,除了“0”级衍射峰外,还观察到一级和二级卫星峰.“0”级双晶衍射峰的半高宽为12.56弧秒(″),衬底GaAs的衍射峰半高宽为11.79″.“0”级衍射峰半高宽与衬底GaAs的衍射峰半高宽比较接近,表明晶格具有很高的完整性.实验结果表明腔模波长为837.2 nm,腔模波长与PL谱峰值波长相匹配.     

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.     

双异质结AlxGa1-xAs/GaAs发光管中与氧有关能级的测量

用DLTS和单次脉冲瞬态电容技术研究了液相外延生长的双异质结AlxGa1-xAs/GaAs发光管,掺Si的n-Al0.05Ga0.95As有源层中的深能级。着重分析了一个与氧有关的电子陷阱,其发射激活能为EC-ED=0.29eV。我们发现该电子陷阱随正向注入脉冲宽度tp的增加DLTS峰向低温移动,即在确定的温度下发射率随tp的增加而增加。用DLTS首次测得该能级的俘获瞬态谱,发现俘获峰随反向撤空脉冲宽度tR的增加向低温端移动,即在确定的温度下俘获率随tR的增加而增加,并且俘获激活能从△Eσ=0.28eV变化到0.26eV,用位形坐标图讨论了引起变化的原因。     

高峰值功率808nm垂直腔面发射激光器列阵

为了实现808 nm垂直腔面发射激光器(VCSEL)的高功率输出,对808 nm VCSEL的分布式布拉格反射镜(DBR)结构材料进行了优化设计,分析了AlxGa1-xAs材料中Al组分对于折射率与吸收的影响,并最终确定了材料。采用非闭合环结构制备了2×2 VCSEL列阵。通过波形分析法对VCSEL列阵的功率进行了测量:在脉冲宽度为20 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为110 A的条件下,最大峰值功率为30 W;在脉冲宽度为60 ns、重复频率为100 Hz、注入电流为30 A的条件下,最大功率为9 W。对列阵的近场和远场进行了测量,激光器垂直发散角和水平发散角半高全宽分别为16.9°和17.6°。     

薄膜光学 薄膜材料与器件

O484.12006010522AlGaN/GaN分布布喇格反射镜的设计与表征=Designand characterization of Al GaN/GaN distributed Bragg re-flectors[刊,中]/姬小利(南京大学物理系,江苏省光电功能材料重点实验室.江苏,南京(210093)),江若琏…∥激光与红外.—2005,35(11).—888-890设计了反射中心波长为500nm的Al0.3Ga0.7N/GaN和Al N/GaN两种分布布喇格反射镜(DBR),并采用光学传递矩阵方法对其光谱反射率进行了理论上的模拟。采用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了样品。实际测量的样品反射谱中有明显的反射峰,但峰值波…     

生长温度对In0.53Ga0.47As/InP的LPMOCVD生长影响

利用LPMOCVD技术在InP衬底生长了InxGa1-xAs材料，获得表面平整．光亮的In0.53Ga0.47As外延层。研究了生长温度对InxGa1-xAs外延层组分、表面形貌、结晶质量、电学性质的影响。随着生长温度的升高，为了保证铟在固相中组分不变，必须增加三甲基铟在气相中的比例。在生长温度较高时，外延层表面粗糙。生长温度在630℃与650℃之间，X射线双晶衍射曲线半高宽最窄，高于或低于这个温度区间，半高宽变宽。迁移率随着生长温度的升高而增加,在630℃为最大值，然后随着生长湿度的升高反而降低。生长温度降低使载流子浓度增大，在生长温度大于630℃时载流子浓度变化较小。     

电容-电压法研究AlxGa1-xN/GaN异质结压电极化效应

制备了基于调制掺杂Al0.22Ga0.78N/GaN异质结的Pt/Al0.22Ga0.78N/GaN肖特基二极管.由于Al0.22Ga0.78N势垒层中的极化场不同,不同Al0.22Ga0.78N势垒层厚度的二极管的电容-电压特性显著不同.根据对样品电容-电压特性的数值模拟,在Al0.22Ga0.78N势垒层厚度为30nm和45nm的样品中,异质界面的极化电荷面密度为6.78×1012cm-2.在Al0.22Ga0.78N势垒层厚度为75nm的样品中,极化电荷面密度降为1.30×1012cm-2.这种极化电荷面密度的降低是由于GaN上Al0.22Ga0.78N势垒层由于厚度增加而产生应变的部分弛豫.本工作也提供了一种定量表征AlxGa1-xN/GaN异质结中极化电荷面密度的方法.     

MOCVD-Ga0.4In0.6As0.85P0.15/InP分布布喇格反射镜的反射率

采用MOCVD方法在InP衬底上制备了高质量的四元合金Ga0.4In0.6As0．85P0.15和InP外延层,用椭圆偏光仪测得Ga0.4In0.6As0.85P0.15和InP外延层的折射率。由这两种具有不同折射率的半导体材料交替生长构成不同周期的分布布喇格反射镜(DBR)。研究了不同周期的DBR结构的反射率与波长及反射率与DBR结构周期数的关系。根据多层膜增反原理,当中心波长为1．55um时,反射率随周期数增加迅速增加,周期数为23时,反射率可达99．97％。利用MOCVD技术,通过Ga0.4In0.6As0.85P0.15/InP的交替生长,成功地获得周期数分别为3,4,7,11,15,19,23的分布布喇格反射镜(DBR)。实验结果表明,已获得表面如镜面状的二元InP外延层,而组分x,y分别为0．4,0．85的四元合金,因其处于混溶隙,外延层表面较粗糙,未获得镜面状表面。反射率的测量结果表明,反射镜的反射率随周期数的增加而升高,当DBR的周期数为23时,反射率为54．44％,与理论结果尚存在一定差距。     

(Ga,Mn)As中电流诱导自旋极化的磁光Kerr测量

在GaAs吸收带边附近, 利用磁光Kerr效应测量了(Ga,Mn)As和p-GaAs样品的电流诱导Kerr旋转谱和反射谱, 两者都呈现出Lorentz曲线形状. 电流诱导Kerr旋转角和反射率随着电流的增大而增大, Kerr角与电流的大小成正比关系, 反射率与电流的平方成正比关系. (Ga,Mn)As的Kerr旋转角比p-GaAs的大了一个数量级, 这说明Mn原子的掺杂使得电流诱导的自旋极化增强. 另外, 还测量了温度和入射光偏振方向对电流诱导Kerr旋转谱和反射谱的影响. 发现随着温度的升高, Kerr谱和反射谱均向长波方向移动, 这与GaAs带边随温度的变化是一致的.     

SiOx∶H(0＜x＜2)薄膜光致发光的退火行为研究

采用退火后处理的方法，使SiO_x∶H(0＜x＜2)形成纳米硅与二氧化硅的镶嵌结构.利用红外透射谱、Raman谱和光致发光谱，系统地研究了不同退火温度对薄膜微结构及室温光致发光谱的影响.发现发光谱均由两个Gauss线组成，其中主峰随着退火温度的升高而红移，而位于835nm的伴峰不变.指出退火前在720—610nm的波长范围内强的主峰可能来源于膜中的非晶硅原子团，随退火温度的升高主峰的红移是由于非晶硅原子团的长大.而伴峰可能来自硅过剩或氧欠缺引入的某种发光缺陷.1170℃退火后在850n 关键词：