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.     

(001)和(111)取向的张应变量子阱光学特性的比较

以(001)和(111)价带Lutinger-Kohn哈密顿量为基础,讨论了这两种取向的量子阱的能带结构、态密度(DOS)、跃迁矩阵元和增益特性。由于材料结构的各向异性,(111)取向的量子阱在平行生长面内有较小的重空穴有效质量,无应变和压应变激光器可以很好地利用这一点。而(001)取向的量子阱虽有较小的平面内轻空穴有效质量,但并不比(111)量子阱的小多少;加上(001)量子阱的价带耦合效应强,使其DOS比(111)量子阱的大,在相同载流子注入下,张应变(111)量子阱的增益系数比相应(001)量子阱的要高。所以张应变(111)量子阱激光器仍然比相应的(001)量子阱激光器性能要好。可以认为匹配和压应变的(111)激光器优异的性能不仅来自小的面内有效质量,也来自于弱的价带耦合效应。     

941nm大功率应变单量子阱激光器的波长设计

从薛定谔方程出发推导了阶梯形有限深应变单量子阱中的特征值方程，研究了台阶宽度对激射波长、电子第一子能级、空穴第一子能级的影响以及空穴第一子能级对激射波长的影响，计算结果表明当有源区In组分较大时，不能忽略空穴第一子能级对激射波长的影响.该模型计算结果与实验值相吻合. 关键词： 薛定谔方程 有限深势阱 应变量子阱 特征值方程     

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.     

混合应变多量子阱有源材料及其增益偏振特性

采用MOCVD外延交替生长了压应变、张应变In_xGa1-xAs_yP1-y多量子阱材料,对应1.3 μm波段.平均应变量-0.16%,周期11 nm.采用三个周期外延材料的芯片制作的LD,实现了TE和TM双偏振模激射.     

InGaAs/GaAs应变量子阱激光器线宽展宽因子的理论研究

详细地介绍了计算线宽展宽因子(α因子)的理论基础及推导过程, 建立了α因子的简便模型. 该模型分别考虑了带间跃迁、带隙收缩和自由载流子效应对α因子的影响, 利用不同载流子浓度下的增益曲线得到光子能量随载流子浓度的变化速率以及微分增益, 进而对α因子进行近似计算. 模拟计算了InGaAs/GaAs量子阱激光器的增益曲线及α 因子的大小, 计算结果与文献报道的实验值相符. 进一步讨论了InGaAs/GaAs量子阱阱宽及In组分对α 因子的影响. 结果表明, α 因子随In组分和阱宽的增加而增加.     

应变多量子阱激光器的阱数与腔长

本文从理论上分析计算并给出了应变多量子阱激光器阱数与腔长的优化设计结果.考虑到多生子阱阱区的注入不均匀性,提出了一种新的分析和计算方法.以1.55μmInGaAs(P)1.5%压缩应变多量子阱激光器为例,最佳的阱数为4个,最佳腔长为500μm左右.     

低压-MOCVD方法制备CdS-ZnS应变多量子阱

本文报道了用低压(LP)-MOCVD方法制备CdS-ZnS应变多量子阱结构.通过X-射线衍射谱证实了所制备的样品具有比较好的多层结构,并通过77K下的光致发光(PL)光谱,观测到了大的垒层对电子的限制效应及由大的应变引起的阱层带边变化所导致的发光峰蓝移.     

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.     

干法刻蚀影响应变量子阱发光的机理研究

采用感应耦合等离子体刻蚀技术对InAsP/InP应变多量子阱和InAsP/InGaAsP应变单量子阱材料的覆盖层进行了不同厚度的干法刻蚀. 实验结果表明，干法刻蚀后量子阱光致荧光强度得到了不同程度的增强. 干法刻蚀过程不仅增加了材料表面粗糙度，同时使其内部微结构发生变化. 采用湿法腐蚀方法去除表面变粗糙对量子阱发光特性的影响，得到干法刻蚀覆盖层20 nm后应变单量子阱微结构变化和其表面粗糙度变化两个因素分别使荧光强度提高1.8倍和1.2倍的结果. 关键词： 干法刻蚀 应变多量子阱 光致发光谱 损伤     

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。     

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。     

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。     

矩形截面多量子阱脊形波导模式特性

本文根据多量子阱双折射率的性质,运用有效折射率法分析了矩形截面多量子阱脊形波导E_mn^x模和模E_mn^y的模式特性。     

SiGe/Si量子阱的低温光荧光和电注入发光

使用Si-MBE生长了阶梯形折射率分布SiGe/Si量子阱材料,在低温下观测到无声子参与的光荧光和电注入发光。阶梯形折射率分布SiGe/Si电子阱结构有利于提高发光效率。讨论了这种结构的光学和电学特性。     

梯形截面多量子阱脊形波导模式特性

本文根据多量子阱双折射率的性质,运用有效折射率法和WKB法对具有梯形截面多量子阱脊形波导的模式特性作了分析,导出了E_mn^x模和E_mn^y模的本征值方程.