1550nm波长PNP型InGaAsP-InP异质结晶体管激光器材料设计与外延生长

基于器件模拟仿真,设计了一种PNP型1.5μm波长多量子阱InGaAsP-InP异质结晶体管激光器材料外延结构,并采用金属有机化学气相沉积外延生长.其中基区采用N型Si掺杂.因为扩散系数小,比较P型Zn搀杂具有较高的稳定性,因而较NPN结构外延材料容易获得高质量的光学有源区.由于N型欧姆接触比P型容易获得,基区搀杂浓度可以相对较低,有利于减小基区光损耗和载流子复合,从而获得较低的阈值电流和较高的输出光功率.所获得的外延材料呈现较高光-荧光谱峰值和65.1nm较低半峰宽.测试结果显示了较高的外延片光学质量.     

1 550 nm波长PNP型InGaAsP-InP异质结晶体管激光器材料设计与外延生长

基于器件模拟仿真,设计了一种PNP型1.5 μm 波长多量子阱InGaAsP-InP异质结晶体管激光器材料外延结构,并采用金属有机化学气相沉积外延生长.其中基区采用N型Si掺杂.因为扩散系数小,比较P型Zn搀杂具有较高的稳定性,因而较NPN结构外延材料容易获得高质量的光学有源区.由于N型欧姆接触比P型容易获得,基区搀杂浓度可以相对较低,有利于减小基区光损耗和载流子复合,从而获得较低的阈值电流和较高的输出光功率.所获得的外延材料呈现较高光-荧光谱峰值和65.1 nm较低半峰宽.测试结果显示了较高的外延片光学质量.     

具有电子阻挡层的2 μm InGaAsSb/AIGaAsSb量子阱激光器

为了降低2 μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的阈值电流并获得良好的温度特性,在p型波导层及限制层之间引入AlGaAsSb电子阻挡层.采用理论计算方法模拟了电子阻挡层对InGaAsSb/AlGaAsSb LD输出特性的影响.研究结果表明:电子阻挡层结构可有效减少2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的Auger复合,抑制量子阱中导带电子向p型限制层的溢出,降低器件的阈值电流,同时改善了温度敏感特性.     

具有电子阻挡层的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器

为了降低2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的阈值电流并获得良好的温度特性,在p型波导层及限制层之间引入AlGaAsSb电子阻挡层。采用理论计算方法模拟了电子阻挡层对InGaAsSb/AlGaAsSb LD输出特性的影响。研究结果表明:电子阻挡层结构可有效减少2μm InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的Auger复合,抑制量子阱中导带电子向p型限制层的溢出,降低器件的阈值电流,同时改善了温度敏感特性。     

量子限制受主的光致发光研究

对一系列δ掺杂浅受主铍（Be）原子的GaAs/AlAs多量子阱和均匀掺杂Be受主的GaAs体材料中Be原子的能级间跃迁进行了光致发光（PL）研究.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的均匀掺杂Be受主的GaAs外延单层样品和一系列GaAs/AlAs多量子阱样品,并在每量子阱中央进行了Be原子的δ掺杂,量子阱宽度为30 到200 ?.在4.2 K温度下测量了上述系列样品的光致发光谱,清楚地观察到了束缚激子的受主从基态1s_3/2（Γ₆）到第一激发态 关键词： 量子限制受主 光致发光 多量子阱 δ掺杂     

2.0 μm 波段Sb基多量子阱材料的制备

采用分子束外延外延生长技术,优化InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱点材料的生长速率、生长温度和束流比等生长参数,获得了高质量的多量子阱材料。室温光荧光谱表明,材料的发光波长为2.0 m左右。该结果表明,通过优化生长条件和结构参数制备的量子阱材料,可以获得良好的结构质量和光学特性。所制备的器件室温条件下输出功率22 mW,阈值电流300 mA。     

金属有机化学气相外延生长1310nm偏振无关混合应变量子阱半导体光放大器研究

采用低压金属有机化学气相外延设备进行了1.3μm压应变量子阱材料、张应变量子阱材料和混合应变量子阱材料的生长研究.通过x射线双晶衍射和光致发光谱对生长材料进行测试和分析.基于四个压应变量子阱和三个张应变量子阱交替生长的混合应变量子阱（4CW3TW）结构有源区，并采用7°斜腔脊型波导结构以有效抑制腔面反射，经蒸镀减反膜后，半导体光放大器光纤光纤小信号增益达21.5dB，在1280—1340nm波长范围内偏振灵敏度小于0.6dB. 关键词： 偏振无关 应变量子阱 半导体光放大器 减反膜     

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.     

分子束外延生长的(GaAs1－xSbx/InyGa1－yAs)/GaAs量子阱光致发光谱研究

报道了(GaAs_1-xSb_x/In_yGa_1-yAs)/Ga As量子阱结构的分子束外延生长与光致发光谱研究结果.变温与变激发功率光致发光谱的研究表明了此结构 为二型量子阱发光性质.讨论了光谱双峰结构的跃迁机制.通过优化生长条件，获得了室温1 31μm发光. 关键词： 分子束外延 量子阱 二型发光     

高灵敏度InAs/AlSb量子阱的霍尔器件(英文)

用分子束外延在Ga As(001)衬底上生长了两个量子阱结构的霍尔器件,一个是没有掺杂的量子阱结构,一个是Si-δ掺杂的量子阱结构。研究了霍尔器件的面电子浓度和电子迁移率与温度的关系。结果表明,在300 K下,Si-δ掺杂的量子阱结构的电子迁移率高达25 000 cm~2·V~(-1)·s~(-1),并且该器件输入电阻和输出电阻较低。同时,Si-δ掺杂的量子阱结构霍尔器件的敏感度好于没有掺杂的量子阱结构霍尔器件。     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

量子限制受主远红外电致发光器件的制备与测量

采用分子束外延技术生长GaAs/AlAs三量子阱,并在中间的GaAs阱中δ-掺杂浅受主杂质Be原子,制作出量子限制受主远红外Teraherz原型电致发光器件.实验上测量得到4.5 K时器件的电致发光谱（EL）和电传输特性（I-V曲线）.在EL发射谱中清楚地观察到222 cm^-1处宽的尖峰,这来源于Be受主奇宇称激发态到其基态的辐射跃迁,而非辐射弛豫过程则使发射谱的信号很弱.另外在I-V曲线中072和186 V的位置出现两个共振隧道贯穿现象,分别对应于中间δ-掺杂量子阱受主能级1s_3/2(Γ₆+Γ₇)到左边非掺GaAs量子阱中HH带,及右边非掺杂GaAs量子阱中HH重空穴带到中间掺杂GaAs量子阱中Be受主杂质原子奇宇称激发态2p_5/2(Γ₆+Γ₇)能级的共振隧穿. 关键词： 量子限制效应 电致发光 共振隧穿效应 δ-掺杂GaAs/AlAs三量子阱     

采用AlSb缓冲层生长2.3μm InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构

针对常见的GaSb衬底的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构进行了设计和外延生长。样品通过X-射线测试,有多级衍射卫星峰出现,表明量子阱结构的均匀性和界面质量较好,引入AlSb缓冲层可以降低衬底与外延层之间的界面自由能,使AlSb起到了一个滤板的作用,抑制了位错的扩散。光荧光谱测试表明,室温下量子阱结构中心发光波长在2.3μm附近。     

LP—MOCVD研制InGaAs/InP应变量子阱LD

本文指出在LP-MOCVD生长过程中,采用量子阱有源区和上限制层不同的生长温度以及生长非掺杂过渡层等技术能有效地控制InGaAs/InP量子阱激光器的p-n结结位,给出了采用DEZn和H₂S做掺杂源在InP材料中p型和n型杂质溶度和p-n结控制的条件,并研制出有源区阱层InGaAs与InP存在0.5%压缩应变量子阱激光器,这一结构LD实现室温脉冲激射,得到峰值功率为106mW以上,阈值电流密度为2.6kA/cm².     

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。     

分子束外延生长亚稳态ZnCdSe/MgSe低维量子阱结构及其光学性质

采用分子束外延技术在(001)取向的InP衬底上外延生长了亚稳态的ZnxCd1-xSe/MgSe低维量子阱结构,并通过光致发光和子带吸收方法,分析其能带结构。在单量子阱样品制备过程中,高能电子衍射强度振荡表明MgSe可以实现二维生长模式,衍射图样证明其为亚稳态闪锌矿结构。通过引入厚的ZnxCd1-xSe空间层,抑制了MgSe垒层的相变,并能进一步提高样品的结晶质量,得到高结晶质量的多量子阱结构。通过计算不同阱宽的能带与光致发光实验比较,证明了ZnxCd1-xSe/MgSe的导带带阶为1.2 eV,价带带阶为0.27 eV。为了进一步验证其能带结构,制备了电子掺杂的ZnxCd1-xSe/MgSe的多量子阱,观测到半高宽很窄的中红外吸收。利用发光谱确定的带阶计算了量子阱中子带的吸收波长,和实验结果非常吻合。设计了一种双量子阱结构,计算结果显示,通过利用量子阱中的耦合效应,可以实现1.55μm光通信波段的吸收。     

a-Si ∶H/SiO2多量子阱材料制备及其光学性能和微结构研究

利用等离子体增强化学气相沉积技术制备了a-Si ∶H/SiO₂多量子阱结构材料.对a-Si ∶H/SiO₂多量子阱样品分别进行了3种不同的热处理,其中样品经1100 ℃高温退火可获得尺寸可控的nc-Si:H/SiO₂量子点超晶格结构,其尺寸与非晶硅子层厚度相当.比较了a-Si ∶H/SiO₂多量子阱材料与相同制备工艺条件下a-Si ∶H材料的吸收系数,在紫外/可见短波段前者的吸收系数明显增大,光学吸收边蓝移,说明该材料 关键词： 多量子阱 量子限制效应 光学吸收 能带结构     

1.3μm偏振无关半导体光放大器单片集成模斑变换器

用金属有机化学气相外延生长并制作了 1.3μm脊型波导偏振无关半导体光放大器集成模斑变换器 ,器件有源区为同时采用压应变量子阱和张应变量子阱的混合应变量子阱结构以获得TE和TM偏振模式的增益平衡 ,模斑变换器采用一种新型脊型侧向锥形波导结构 ;集成模斑变换器的半导体光放大器远场发散角为 12°× 15° ,接近圆形光斑 ,与平头标准单模光纤耦合损耗为 - 2 .6dB ,在水平和垂直方向上的 - 1dB耦合对准容差分别为± 2 .3μm和± 1.6 μm ;在 2 0 0mA偏置电流下 ,半导体光放大器小信号增益近 2 4dB ,在 12 80～ 1340nm波长范围内偏振灵敏度小于 0 .6dB。     

MBE生长PbSe/PbSrSe量子阱结构的光致中红外发光的研究

研究了分子束外延技术生长的PbSe/PbSrSe多量子阱结构的中红外光致荧光现象.高分辨率X射线衍射（HRXRD）谱观察到了多量子阱所特有的多级卫星峰,表明量子阱界面陡峭.变温光致荧光谱测量显示量子阱结构对电子空穴有强的限制效应,在相同温度下,量子阱样品的荧光峰峰位相对PbSe体材料有一定的蓝移.发现量子阱样品的荧光强度同温度有关,温度从150 K上升到230 K时,荧光强度逐渐增大,温度继续升高,荧光强度缓慢下降,但在高于室温时,仍能观察到较强的荧光发射,这说明该量子阱结构材料具有应用于室温工作的中红外 关键词： PbSe/PbSrSe多层量子阱（MQWs） 光致中红外荧光 高分辨X射线衍射（HRXRD）     

InGaAsP分别限制量子阱激光器

长波长InGaAsP量子阱激光器,以其低阈值、窄光谱线宽和高的调制频带宽等优良特性而成为大容量通信的基础。为此,我们利用低压MOVCD技术生长了1.62μm和1.3μm的InGaAsP材料,测得其77K光荧光(PL)谱线半峰高宽分别为18.7meV和28meV.利用X射线双晶衍射测得两种材料的晶格失配度不大于1×10^-3.并生长了四个不同阱宽的InGaAsP/InP量子阱结构,测得77K温度下的PL谱,分析了阱宽对发光波长及半峰宽的影响,并提出在量子阱激光器中减小界面层影响的方法。在此基础上,生长了分别限制量子阱激光器结构,并利用质子轰击制备出条形结构激光器,测得其最低阈值电流为100mA.直流工作光谱峰值波长为1.52μm左右,单面输出外微分量子效率约为36%.