GaAs基大功率激光器静电失效现象的研究

为了判别大功率半导体激光器是否为静电损毁失效,对大功率半导体激光器进行了静电损毁机制的研究。通过测量和表征大功率半导体激光器静电损毁现象,为判别其失效提供有效判据。首先,对GaAs基980 nm大功率半导体激光器(HPLD)分别施加了-200 V,-600 V,-800 V,-1200 V以及+5000 V的静电打击(ESD),每次打击后,测量样品电学参数和光学参数。其次,对打击后的器件进行腐蚀并显微观察其打击后损伤现象。反相ESD后,半导体激光器I-V曲线有明显的软击穿现象,在反向4 V电压下反向1200 V静电打击后漏电为打击的5883854.92倍。正向5000 V静电打击后器件没有明显的软击穿现象,且功率下降很小。在反向ESD后器件腐蚀金电极后表面有明显熔毁现象,正向静电打击后则没有此现象。通过正向静电打击和反向静电打击下器件反应的不同I-V特性和损伤表征,推测正向瞬时大电压大电流下,器件的I-V特性无明显变化,而反向大电压大电流打击会导致I-V曲线出现明显软击穿,功率下降和表面熔毁现象,为判别静电损毁提出了有效判据。

垂直腔面发射激光器(VCSEL)的研究进展

通过对近几年研究单位报道的VCSEL的研究成果以及目前各大公司的商用VCSEL产品进行分析总结,重点介绍了VCSEL的商用产品以及研究领域其性能优化情况,综述了近几年VCSEL的研究进展。

大功率半导体激光器性能改善的研究

电流的侧向限制对半导体激光器具有重要意义,在半导体激光器有源区加入侧向限制结构一方面可以实现侧向限制,另一方面可以在一定范围内降低阈值电流密度。但是常规的侧向限制方法无论是侧向波导结构还是浅隔离槽结构都无法高效地抑制电流的侧向扩展。设计了新型的深隔离槽结构,利用Comsol软件仿真模拟侧向限制,发现深度超过外延层厚度的深隔离槽结构能更有效地提高电流的注入效率。在工艺中利用感应耦合等离子体刻蚀在距离脊型台两侧100μm的位置刻蚀深度为4μm的深隔离槽。实验结果表明,工作电流为5A时,腔长4mm具有深隔离槽结构的半导体激光器芯片输出功率为3.6 W,阈值电流为0.3 A,阈值电流密度为78.95A/cm2。结果表明新型深隔离槽结构可以有效抑制电流的侧向扩展。

基底温度和离子源能量对薄膜应力的影响

在不同的基底温度和离子源能量下,采用电子束蒸发方法在GaAs基底上分别制备了SiO_2、TiO_2和Al_2O_3光学薄膜。测量了所制备薄膜的表面应力,并对不同离子源能量下薄膜的折射率进行了测试。结果表明,三种光学薄膜的表面应力呈不均匀分布,通过调节基底温度和离子源能量能有效减小薄膜应力,SiO_2、TiO_2和Al_2O_3薄膜的平均应力最小值分别为2.9,8.4,25.1MPa。

Study on electronic blocking layer of 403 nm Ga N-based vertical cavity surface emitting lasers

In order to obtain good optical characteristics in the Ga N-based vertical-cavity surface-emitting laser(VCSEL), different kinds of Al Ga N electron blocking layers(EBL) were introduced. These were inserted coherently near the active region to limit electron leakage into the p-doped side. The research was conducted by photonic integrated circuit simulator in three-dimensional(PICS3D). The simulated results reveal that an EBL can improve the optical characteristics of a VCSEL effectively. All the advantages are due to a reduction in the electron leakage in the quantum wells. While the voltage of the five-layer EBLs LD is lower than the voltage of the seven-layer EBLs LD, the output power of the two is approximately the same, so the five-layer EBLs is the best choice for comprehensive structure analysis as the epitaxial structure can be grown more easily on it.