InGaAs(S)/InP应变量子阱能带计算和有源区材料的选择

本文利用K·P能带理论和形变势模型计算了应变对量子阱结构能带及能级的影响,提出了在压缩应变情况下,当固定发射波长时,利用InGaAsP做阱材料可对应变大小和阱宽进行独立控制,克服了应变较大时InGaAs阱材料阱宽较窄的困难。在伸张应变情况下,利用InGaAs做有源区较为合适。     

应变量子阱激光器阱宽与组分的确定和增益特性的理论研究

本文根据一维势阱和应变效应的简单理论,给出一种既简单又较准确的确定量子阱的组分和阱宽的方法。并且,针对较为常用的波长为1.3μm的InGaAs/InGaAsP材料以及最新兴起的InAsP/In材料应变量子阱激光器,利用该方法得到了组分和量子阱阱宽。再根据这些参数,利用变分法计算了量子阱的能带结构和二维电子气状态密度。然后,在选取不同的线形函数的情况下分别计算了对应于不同的注入载流予浓度时的这两种激光器的线性增益和微分增益。     

光抽运半导体激光器增益特性研究

以InGaAs/GaAs应变量子阱材料为例,介绍了考虑能带及波函数的混合效应的6×6Luttinger-Kohn哈密顿量,提出用有限差分法求解含Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程,数值模拟得到导带和价带的能带结构,计算应变量子阱的跃迁矩阵元,进而用Lorentzian线形函数计算材料增益。讨论了量子阱阱宽、注入载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响。计算结果表明,压应变使得量子阱有效带隙增大,降低了材料增益的透明电流密度,继而降低器件的阈值,改善器件的输出特性;增益峰值波长和发射波长之间合适的偏差,会使光抽运半导体激光器的阈值电流和工作电流随温度有较小的变化。     

InP基InGaAlAs/InGaAsSb应变量子阱激光器的子带跃迁计算

采用有效质量模型下的4×4 Luttinger-Kohn哈密顿量矩阵对In0.53Ga0.39Al0.08As/InxGa1-xAs0.9Sb0.1量子阱结构的能带进行了计算。求得了C1-HH1跃迁波长随In组分及阱宽的变化关系,并采用力学平衡模型计算了此应变材料体系在生长时的临界厚度。结果表明,在结构设计和材料生长中采用合适的材料组分和阱宽,在InP基InGaAlAs/InGaAsSb应变量子阱激光器中能够实现1.6～2.5 μm近中红外波段的激射波长。     

固定波长应变量子阱的设计与比较

针对lnGaAsP材料,我们比较了不同应变与阱宽组合的固定波长应变量子阱特性.压应变下量子阱的应变量越大,阱宽越窄,其能带结构越理想.张应变下主要由于电子与轻空穴的偶极矩阵元比电子与重空穴的大,以及其较大的态密度,使得张应变量子阱的微分增益比压应变和匹配量子阱的大得多.如果固定的张应变量只能使第一子带为LH,第二子带为HH,则存在一个最优的阱宽,阱宽太小不能消除LHI与HH2的耦合,阱宽太大又会带来LH3与HH2的耦合,同样会有不利影响.     

LP-MOCVD生长InGaAs/InP应变量子阱的研究

本文研究了LP-MOCVD对不同x值的In_1-xGa_xAs/InP生长条件,并且生长了压缩应变为0.5%三个不同阱宽的InGaAs/InP量子阱结构,利用77KPL光谱分析了能级同阱宽的关系,实现最窄阱宽为4.4nm,最小全半高峰宽为17.0mev.     

近800nm波长张应变GaAsP/A1GaAs量子阱激光器有源区的设计

张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh_1,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh_1.计算并分析了导带第一子带c_1到价带子带lh_1和hh_1的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs_(1-x)P_x量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.     

固定波长应变量子阱的设计与比较

针对ｌｎＧａＡｓＰ材料，我们比较了不同应变与阱宽组合的固定波长应变量子阱特性压应变下量子阱的应变量越大，阱宽越窄，其能带结构越理想张应变下主要由于电子与轻空穴的偶极矩阵元比电子与重空穴的大，以及其较大的态密度，使得张应变量子阱的微分增益比压应变和匹配量子阱的大得多如果固定的张应变量只能使第一子带为ＬＨ，第二子带为ＨＨ，则存在一个最优的阱宽，阱宽太小不能消除ＬＨＩ与ＨＨ２的耦合，阱宽太大又会带来ＬＨ３与ＨＨ２的耦合，同样会有不利影响     

近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计

张应变GaAs_1-xP_x量子阱是高性能大功率半导体激光器的核心有源区,基于能带结构分析优化其结构参数具有重要的应用指导意义.首先,基于6×6 Luttinger-Kohn模型,采用有限差分法计算了张应变GaAs_1-xP_x量子阱的能带结构,得到了第一子带间跃迁波长固定为近800 nm时的阱宽-阱组分关系,即随着阱组分x的增加,需同时增大阱宽,且阱宽较大时靠近价带顶的是轻空穴第一子带lh₁,阱宽较小时靠近价带顶的是重空穴第一子带hh₁.计算并分析了导带第一子带c₁到价带子带lh₁和hh₁的跃迁动量矩阵元.针对808 nm量子阱激光器,模拟计算了阈值增益与阱宽的关系,得到大阱宽有利于横磁模激射,小阱宽有利于横电模激射.进一步考虑了自发辐射和俄歇复合之后,模拟计算了808 nm量子阱激光器的阱宽与阈值电流密度的关系,阱宽较大时载流子对高能级子带的填充使得阈值电流密度增加,而阱宽较小时则是低的有源区光限制因子导致阈值电流密度升高,因此存在一最佳的阱宽-阱组分组合,可使阈值电流密度达到最小.本文的模拟结果可对张应变GaAs_1-xP_x量子阱激光器的理论分析和结构设计提供理论指导.     

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。     

GaInSb/GaSb量子阱结构的低温光致发光谱

ＧａＩｎＳｂ三元合金半导体可用于制作工作于１．５５～５．５μｍ波段范围的光电子器件．在光通讯方面,需要２．５５μｍ波长的激光器和接收器,ＧａＩｎＳｂ半导体合金无疑是一种可选的材料．此外,这种材料也可用于制作高速电子器件,与ＧａＡｓ基异质结构相比,Ｇａ...     

InGaAs/InAlAs多量子阱结构的量子限制Stark效应研究

通过吸收光电流谱的测量.观察到用国产MBE设备生长的与InP衬底晶格匹配的In-GaAs/InAlAs多量子阱结构的量子限制Stark效应及其与光偏振方向有关的各向异性电吸收特性.报道了可用于波导型调制器制作的MQW样品材料的X射线双晶衍射结果,并用计算机模拟出与实测十分相似的曲线,得到了可靠的量子阱结构参数,证明样品材料具有优良的外延质量.利用等效无限深阱模型进行的理论计算表明,应考虑样品p-i-n结内建电场的影响,才能使算出的吸收边红移与实验值符合. 关键词：     

量子阱器件的原理和应用

详细地描述了量子阱器件的工作原理，并介绍了它在几个方面的应用。     

用光伏谱方法研究InGaAs/GaAs应变量子阱的性质

采用低温光伏谱方法，研究了应变In_0.18Ga_0.82/GaAs单量子阱结构中各子能级之间的光跃迁，并与理论计算的结果进行比较，对光伏谱的谱峰跃迁能量随温度变化的分析，表明量子阱中的应变与温度基本无关．研究了光伏谱的谱峰半高宽度随温度的变化关系．讨论了声子关联、混晶组分起伏及生长界面不平整对光伏谱谱峰宽度的影响 关键词：     

Spin–orbit coupling effects on the in-plane optical anisotropy of semiconductor quantum wells

We theoretically study the influence of the spin–orbit coupling(SOC) on the in-plane optical anisotropy(IPOA) induced by in-plane uniaxial strain and interface asymmetry in(001) GaAs/AlGaAs quantum wells(QWs) with different well width. It is found that the SOC has more significant impact on the IPOA for the transition of the first valence subband of heavy hole to the first conduction band(1H1E) than that of 1L1E. The reason has been discussed. The IPOA of(001) InGaAs/InP QWs has been measured by reflectance difference spectroscopy, whose amplitude is about one order larger than that of GaAs/AlGaAs QWs. The anisotropic interface potential parameters of InGaAs/InP QWs are also determined. The influence of the SOC effect on the IPOA of InGaAs/InP QWs when the QWs are under tensile, compressive or zero biaxial strain are also investigated in theory. Our results demonstrate that the SOC has significant effect on the IPOA especially for semiconductor QWs with small well width, and therefore cannot be ignored.     

MOCVD的InGaAs/GaAs应变层量子阱的低温光致发光研究

本文中利用MOCVD方法得到了高质量的InGaAs/GaAs应变层量子阱材料,4.3nm量子阱10KPLFWHM仅为3.49meV.通过对样品荧光谱在变激发强度,变温时的峰位、峰形研究,我们发现,合金组分起伏散射是样品低温荧光谱展宽的主要原因,因而是MOCVD生长中应该首先解决的问题,实验结果还表明,在讨论低温PL谱形时,必需考虑光生载流子由随机起伏势中高能位置向低能位置的迁移过程。     

锗硅量子阱中近带边光跃迁的理论和实验研究

本文研究了SiGe/Si量子阱中近带边光跃迁的产生机制,对由杂质无规分布引起的近带边光跃迁给出了一个物理模型。用此模型计算了光跃迁偶极矩,给出了跃迁偶极矩的上限。提出了未掺杂SiGe/Si量子阱中近带边光跃迁的一种跃迁机制,认为是Ge原子周围波函数畸变的集体行为。用MBE方法生长了掺杂SiGe/Si量子阱材料,在低温下观测到近带边光跃迁。