1.3μm场助TE光阴极In1-xGaxAsyP1-y/InP的能带计算及外延层的设计

本文首先简述了1.3μm场助TE光阴极InP(衬底)/In_1-xGa_xAs_yP_1-y(光吸收层)/InP(发射层)/Ag/CsO的工作原理,并对其能带结构进行了计算,得到了In_1-xGa_xAs_yP_1-y(光吸收层)/InP(发射层)的势垒高度、掺杂、InP发射层厚度、组份、渐变区宽度,偏压及耗尽层宽度间的定量关系。并由此出发,对光阴极各参数的设计进行了分析讨论。     

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。     

SiC1-xGex/SiC 异质结光电二极管特性的研究

使用二维器件模拟软件Medici, 对SiC_1-xGe_x/SiC异质结的光电特性进行了模拟.设计了N型重掺杂SiC层的厚度为1 μm, P型轻掺杂SiC_1-xGe_x层厚为0.4 μm, 二者之间形成突变异质结.在反向偏压3 V、光强度为 0.23 W/cm²的条件下, p-n+ SiC_0.8Ge_0.2/SiC和p-n+ SiC_0.7Ge_0.3/SiC敏感波长λ分别可以达到0.64 μm和0.7 μm, 光电流分别为7.765×10^－7 A/μm和7.438×10^－7 A/μm; 为了进一步提高SiC_1-xGe_x/SiC 异质结的光电流, 我们把p-n+两层结构改进为p-i-n三层结构.在同样的偏压、光照条件下, p-i-n SiC_0.8Ge_0.2/SiC和p-i-n SiC_0.7Ge_0.3/SiC的光电流分别达到1.6734×10－6 A/μm和1.844×10－6 A/μm.     

两种氧化物超导体在高压下的行为

 本文为两个单相超导氧化物体系NdBa₂Cu₃O_x和(Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y分别做了低温、常温和高温下的高压观察。发现超导转变温度均随压力的增加而提高；在两个体系中都观察到1.0 GPa附近正常态电阻的突增，它们都对应于T_c增加的变缓。对NdBa₂Cu₃O_x所做的高压DTA显示，从高温四方相到超导正交相的转变为压力提前，表明高压对超导相结构的稳定性产生有利影响。     

高功率1060 nm垂直腔面发射激光器

为了提高1060 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）的性能,本文对大功率1060 nm VCSEL进行了理论模拟和实验研究。计算得到红移速度为0.40 nm/K,据此确定增益和腔模失配量为-20 nm。对比分析了6种不同InGaAs组分和厚度的量子阱,以及3种不同势垒材料的增益特性和输出特性,模拟结果表明,应变补偿的InGaAs/GaAsP量子阱有源区在温度稳定性、阈值电流以及功率方面更有优势。对P型分布式布拉格反射镜（DBR）进行优化设计,优化DBR渐变层厚度和对数,有助于获得更好的输出特性。采用金属有机化学气相沉积生长了InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱结构的VCSEL外延片,并制备了单管和阵列VCSEL,实验数据和理论分析基本吻合。实验测得,288单元VCSEL阵列在4.5 A电流下,连续输出功率为2.62 W,最高电光转换效率为36.8%,5 mm×5 mm VCSEL阵列准连续条件下（脉宽为100μs,占空比为1%）,且在100 A电流下,获得峰值功率为53.4 W。     

Ge0.05Si0.95/Si异质结单模共面布拉格反射波导光栅的设计与分析

GeSi/Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件,分析GeSi/Si异质结的传光特性和布拉格条件,通过求解布拉格光栅方程,得出耦合系数和耦合效率。利用上述原理设计出入射角为66°,波导层的厚度为2μm,光栅长度为4252μm,槽深为0.05μm,光栅周期为0.456μm,滤波带宽为0.214nm,耦合效率为84.1%的1.3μm Ge_0.05Si_0.95/Si异质结单模共面布拉格反射光栅,并用数值模拟了入射光波电场和反射光波电场的分布。     

新型垂直腔面发射半导体激光器阵列

设计出四次质子注入工艺制备垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的方法,实现了对阵列中单元器件间的隔离以及对单元器件注入电流限制的分别作用。一方面通过对VCSEL外延片上分布布拉格反射镜(DBR)两次较浅的质子注入形成高电阻区域实现对阵列中单元器件间的隔离,另一方面通过再次的两次较深度的可以达到有源区上表面的质子注入形成高电阻区域实现对单元器件注入电流的限制。由瞬态热传导方程对阵列中单元器件间的热相互作用进行了理论分析。采用四次质子注入工艺实现了2×2、3×3简单的二维GaAs/AlGaAs量子阱VCSEL阵列,并对器件的激射近场、光谱特性及功率等进行了测量。     

980 nm 垂直腔面发射激光器低欧姆接触电阻制备

研究了980 nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)欧姆接触技术.降低VCSEL的欧姆接触电阻,可有效地提高VCSEL的输出功率和延长其可靠性.P面采用高掺杂的P-GaAs/Ti/Pt/Au系统,N面采用N-GaAs/Ge/Au/Ni/Au系统,通过优化合金温度,得到了最佳优化合金温度为440 ℃,最低欧姆接触电阻值为0.04 Ω,同时对比了440 ℃和450 ℃器件的输出功率和转换效率之间的对比关系.测试结果表明,440 ℃器件的欧姆接触电阻0.04 Ω,峰值波长980.1 nm,光谱的半高宽0.8 nm,平行发散角θ_‖ 15.2°,垂直发散角θ_⊥ 13.5°,输出功率1.4 W,转换效率最大值为14.4%,而450℃的器件欧姆接触电阻为0.049 Ω,输出功率为1.3 W,转换效率为12.8%.通过优化合金温度能有效地降低980 nm的VCSEL欧姆接触电阻.     

场助InP／InGaAsP／InP半导体光电阴极异质结能带的计算

采用双曲型的渐变函数,同时考虑加偏压时引起的阴极表面空间电荷区的变化,对场助InP/TnGaAsP/InP半导体光电阴极异质结的能带结构进行了详细的分析和计算,得到了在不同材料参数时,异质结能带结构的分布曲线.计算结果指出了达到理想的异质结传输效率时,发射层的厚度和掺杂浓度、吸收层的掺杂浓度、异质结界面处渐变区宽度以及场助偏压应满足的条件.它有助于场助半导体光电阴极的结构设计和材料参数的选择.     

冷压与热压处理对YBa2Cu3O7-δ的结构相变和超导电性的影响

 本文研究了冷压（2.2~5.2 GPa）与热压（2.2 GPa,2.50~950 ℃）对YBa₂Cu₃O_7-δ的正交→四方相转变区和超导电性的影响。冷压保持其正交结构,但破坏了超导性,在98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再在空气中烧结,可恢复液氮温区的零电阻状态。以Cu锅密封样品,热压处理至950 ℃,不发生Cu的析出。热压处理后,98 K（失超点）到室温呈半导体特性,再经通氧烧结,于86 K出现零电阻。热压处理过程,从450~950 ℃为正交→四方转变区。950 ℃为转变结束温度,大大高于氧气、空气、氮气、真空状态的温度。400 ℃附近为起始转变温度,低于氮气、氧气气氛的温度。因此相变区加宽。T_0-t结束温度升高,与Cu锅的抑制还原作用有密切关系。如降低高压淬火速率（<<10² ℃/s）,或随后辅以氧气氛中的后处理,将有利于获得既有高密度又有高T_c的YBa₂Cu₃O_7-δ超导体。