2μm InGaAsSb/AlGaAsSb双波导半导体激光器的结构设计

为了提高2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器的最大输出功率,减小远场垂直发散角并实现单模稳定输出,在非对称波导结构的基础上设计了具有双波导结构的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器.同时,利用相关的物理模型及SimLastip程序语言构建了InGaAsSb/AlGaAsSb Macro文件,利用SimLastip软件对具有不同结构的2μm InGaAsSb/AlGaAsSb半导体激光器进行了数值模拟分析.研究结果表明,双波导结构可以将半导体激光器的有源区限制因子由0.019 2减小至0.011 3,器件的最大输出功率提高了1.7倍,远场垂直发散角由57°减小到48°,器件性能得到了改善.

2μm InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构的数值研究

为了降低2μm半导体激光器的阈值电流并提高器件的输出功率,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构,并利用SimLastip软件对器件进行了数值模拟。研究表明,在势垒中适当引入张应变可以改善量子阱的能带结构,提高对载流子的限制能力。当条宽为120μm、腔长为1 000μm时,采用应变补偿量子阱结构的激光器的阈值电流为91mA,斜率效率为0.48W/A。与压应变量子阱激光器相比,器件性能得到明显的改善。

采用MBE生长1.6～2.3μm InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱

采用分子束外延生长了不同In组分的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱材料。X射线衍射发现量子阱材料有多级衍射卫星峰出现,表明量子阱的界面均匀性和质量较好。研究了不同In组分与光致发光波长的关系,光荧光谱测试表明,所制备的不同In组分的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱材料,在室温下的发光波长可以覆盖1.6～2.3μm的范围。

1.8μm波段台面条形结构InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器

报道了 1.8μm波段台面条形结构InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的研制结果 ,器件在 77K下以脉冲方式工作 ,阈值电流约 2 5mA ,中心波长约 1.84 μm。

组份变化的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构对其X射线衍射及发光性质的影响

通过二元系和三元系结构参数计算四元系量子阱结构的晶格常数、禁带宽度等,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb结构的MBE生长参数及工艺,利用X射线双晶衍射和PL谱研究了InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构特性和光学特性。X射线双晶衍射谱中出现了8条卫星峰,表明制备的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱结构具有良好的结晶质量。利用光致发光光谱方法对制备的样品的光学性质进行了表征,结果表明,不同组份的InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱的发光峰波长随组份的变化在1.6～2.28μm范围内可调,样品PL谱的半峰宽最窄可达22 meV。

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。

AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱结构的光致发光谱

用固态源MBE技术生长了AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱材料，研究了通过改变多量子阱AlGaAsSb/InGaAsSb中的结构参数,如多量子阱中InGaAsSb的阱宽，AlGaAsSb的垒宽及垒层中Al组分和阱层中的In组分，多量子阱中的阱数等，来提高AlGaAsSb/InGaAsSb多量子阱的PL强度。

MBE生长AlGa AsSb/InGa AsSb材料的应变控制

基于理论计算和实验 ,对采用MBE方法生长的不同组份的AlGaAsSb/InGaAsSb材料的应变进行了研究。结果表明 ,通过对材料中的As组份调节 ,可以对材料中的应变进行控制 ,达到良好的应变补偿效果 ,实验结果和理论计算相当吻合。

快速热退火对InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱材料发光特性的影响

I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱是1.8~3μm波段锑化物半导体激光器的首选材料,为进一步提升分子束外延生长的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的光学性能,本文对其进行了快速热退火处理,通过光致发光光谱研究了快速热退火对量子阱材料光致发光特性的影响。光致发光光谱测试结果表明,快速热退火会使量子阱结构中垒层、阱层异质界面处的原子互扩散,改善量子阱材料的晶体质量,促使结构释放应力,进而提高了量子阱材料的光学性能。随着退火温度升高,量子阱材料的室温光致发光谱峰位逐渐蓝移,在500,550,600℃退火后,量子阱材料光致发光谱的峰位分别蓝移了7,8,9 meV。通过变温及变功率光致发光光谱测试,确认了样品发光峰的来源,位于0.687 eV的发光峰为局域载流子的复合,位于0.701 eV的发光峰为自由激子的复合。对不同退火温度的样品进一步研究后发现,退火温度的升高降低了材料中局域态载流子复合的比例,在600℃退火温度下局域载流子与自由激子的强度比值降为500℃退火温度下的22.6%,这表明合适温度的快速热退火处理可以有效改善量子阱材料的光致发光特性。