GaN基激光器多量子阱垒材料的研究

在(0001)蓝宝石衬底上分别用金属有机化学气相沉积技术外延生长了InGaN/GaN,InGaN/In-GaN,InGaN/AlInGaN多量子阱激光器结构,并分别制作了脊形波导GaN基激光器。同步辐射X射线衍射,电注入受激发射光谱测试及光功率-电流(L-I)测试证明,相对于GaN垒材料,InGaN垒材料,AlInGaN四元合金垒材料更能改善多量子阱的晶体质量,提高量子阱的量子效率及降低激光器阈值电流。相关的机制为:组分调节合适的四元合金垒层中Al的掺入使得量子阱势垒高度增加,阱区收集载流子的能力增强;In的掺入能更多地补偿应力,减少了由于缺陷和位错所产生的非辐射复合中心密度;In的掺入还减小了量子阱中应力引致的压电场,电子空穴波函数空间交叠得以加强,使得辐射复合增加。

AlInGaN量子阱垒层材料的优化

采用k.p方法理论,考虑了极化电场和自由载流子重新分布等因素,通过薛定谔方程和泊松方程自洽求解得到InGaN/AlInGaN,InGaN/GaN,InGaN/InGaN,InGaN/AlGaN量子阱导带和价带的能带结构,并由此计算了不同量子阱结构的自发发射谱.分析对比发现AlInGaN材料特有的自发极化和压电极化效应在阱垒界面处形成的极化电荷对量子阱发光特性有重要的影响.以AlInGaN为垒,优化其中各元素的组分可以减小极化电场的影响,提高量子阱自发发射谱强度.同时,综合考虑了极化电荷和势垒高度的影响,提出了具体的优化方法,并给予了物理解释.

短波长In_xGa_（1－x）As_yP_（1－y）材料的LP－MOVPE生长

本文研究了用低压金属有机化学气相外延（ＬＰ－ＭＯＶＰＥ）技术，以三申基镓（ＴＭＧａ）、三甲基铟（ＴＭＩｎ）为Ⅲ族源，ＡｓＨ＿３和ＰＨ＿３为Ⅴ族源，在（１００）方向掺Ｓ的ｎ￣＋ＩｎＰ衬底上生长短波长Ｉｎ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）Ａｓ＿ｙＰ＿（１－ｙ）材料的生长条件，并用双晶Ｘ射线衍射（ＤＣＤ）和光荧光（ＰＬ）对不同条件下生长的短波长Ｉｎ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）Ａｓ＿ｙＰ＿（１－ｙ）材料进行了表征。

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。