大功率宽面808nm GaAsP/AlGaAs量子阱激光器分别限制结构设计

本文对有源区条宽100μm的GaAsP/AlGaAs808nm量子阱激光器分别限制结构进行了理论分析和设计.选取了三种情况的波导层和限制层的铝组分,分别计算和分析了波导层厚度与激光器光限制因子、最大出光功率、垂直发散角和阈值电流密度的函数关系.根据计算结果可知:当波导层和限制层铝组分为0.4和0.5时,采用窄波导结构可以获得器件的最大输出功率为11.2W,发散角为19°,阈值电流密度为266A/cm2;采用宽波导结构可以得到器件的最大输出功率为9.4W,发散角为32°,阈值电流密度为239A/cm2.

高效率GaAsP/AlGaAs张应变量子阱激光二极管

从理论上设计优化了高效率808nm GaAsP/AlGaAs张应变量子阱激光二极管外延材料的量子阱结构和波导结构参数,并采用低压金属有机气相外延技术实验制备了外延材料。将制作的芯片解理成不同腔长,测试得到外延材料的内损耗系数和内量子效率分别为0.82cm-1和93.6%。把腔长为900μm的单巴条芯片封装在热传导热沉上,器件在准连续工作条件下最大电光效率达到60.5%,相应的斜率效率和输出光功率分别为1.28W/A和74.9W。器件测试结果表明,采用优化的GaAsP/AlGaAs张应变量子阱和宽波导结构,可以有效提高器件的电光效率。

GaAs插入层对InGaAs/AlGaAs量子阱发光性质的影响

InGaAs/AlGaAs多量子阱(MQWs)作为一种常见的Ⅲ-Ⅴ族外延材料,通常应用于半导体激光器和太阳能电池等领域。然而,由于量子阱的势阱层和势垒层生长温度不同,铟原子的偏析和多量子阱生长质量较差等问题尚未得到很好的解决。本文设计了一种砷化镓(GaAs)材料作为插入层(ISL),并用于InGaAs/AlGaAs MQWs的结构。PL、XRD、AFM测试表明,GaAs插入层保证了MQWs结构中更多的辐射复合,阻止了铟原子的偏析。但GaAs插入层的引入也会产生“局域态”,影响量子阱的发光性质。本研究可以加深对InGaAs/AlGaAs多量子阱辐射复合机制的理解,并且对引入GaAs插入层的InGaAs/AlGaAs多量子阱发光性质的研究具有重要意义。

基于MOCVD技术的长波AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器

采用n型掺杂背面入射AlGaAs/GaAs量子阱结构,用MOCVD外延生长和GaAs集成电路工艺,设计制作了大面积AlGaAs/GaAs QWIP单元测试器件和128×128、128×160、256×256 AlGaAs/GaAsQWIP焦平面探测器阵列。用液氮温度下的暗电流和傅里叶红外响应光谱对单元测试器件进行了评估,针对不同材料结构,实现了9μm和10.9μm的截止波长;黑体探测率最高达到2.6×109 cm.Hz1/2.W-1。将128×128 AlGaAs/GaAs QWIP阵列芯片与CMOS读出电路芯片倒装焊互连,成功演示了室温环境下目标的红外热成像;并进一步讨论了提高QWIP组件成像质量的途径。

320×256 GaAs/AlGaAs长波红外量子阱焦平面探测器

量子阱红外探测器(Quantum well infrared photodetector,QWIP)已经经历了20多年的深入研究,各种QWIP器件,包括量子阱红外探测器焦平面阵列(FPA)的研制也已经相当成熟。但是在国内,受制于整体工业水平,QWIP焦平面阵列器件的研制仍然处于起步阶段。研制了基于GaAs/AlxGa1-xAs材料、峰值响应波长为9.9μm的长波320×256 n型QWIP焦平面阵列器件,其像元中心距25μm,光敏元面积为22μm×22μm。GaAs衬底减薄后的QWIP焦平面阵列,与Si基CMOS读出电路(ROIC)通过铟柱倒焊互连,并且在65 K工作温度下进行了室温环境目标成像。该焦平面器件的规模和成像质量相比之前国内报道的结果都有较大提高。焦平面平均峰值探测率达1.5×1010cm.Hz1/2/W。

质子辐照对GaAs/AlGaAs多量子阱材料光学性质的影响

用固定能量为２０ｋｅＶ，剂量为１０１１～１０１３／ｃｍ ２ 的质子和固定剂量为１×１０１１／ｃｍ ２，能量为３０～１００ｋｅＶ 的质子，对ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ 多量子阱材料进行辐照，得到了材料的光致发光特性随质子能量和剂量的变化关系，并进行了讨论．结果表明，质子辐照对材料的光学性质有破坏性的影响，这种影响是通过两种机制引起的．相同能量的质子辐照，随着辐照剂量的增大，对量子阱光致发光峰的破坏增大．相同剂量的质子辐照，当辐照质子的射程刚好覆盖整个量子阱结构区域时，对量子阱光致发光峰的破坏最严重，当辐照质子的射程超过量子阱结构区域时，对量子阱光致发光峰的破坏反而减小．

MOCVD与MBE生长GaAs/AlGaAs量子阱材料的红外探测器特性比较

用金属有机物化学气相沉积法 ( MOCVD)生长 Ga As/Al Ga As量子阱材料 ,并制成红外探测器 .测量了材料的光致发光光谱和探测器的光电流响应光谱及其它光电特性 ,峰值波长7.9μm,响应率达到 6× 1 0 3V/W,与分子束外延法 ( MBE)生长的材料和相关器件进行了比较 ,MOCVD法可满足量子阱材料和器件的要求 .

9μm截止波长128×128AlGaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列(英文)

报道了128×128 Al GaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列的设计和制作.采用金属有机化学气相淀积外延技术生长外延材料,并在GaAs集成电路工艺线上完成工艺制作.为得到器件参数,设计制作了台面尺寸为300μm×300μm的大面积测试器件;77K下2V偏压时暗电流密度为1·5×10-3A/cm2;80K工作温度下,器件峰值响应波长为8·4μm,截止波长为9μm,黑体探测率DB*为3·95×108(cm·Hz1/2)/ W.将128×128元Al GaAs/GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列芯片与相关CMOS读出电路芯片倒装焊互连,在80K工作温度下实现了室温环境目标的红外热成像,盲元率小于1%.

AlGaAs/GaAs多量子阱红外探测器暗电流特性

介绍了 AlGaAs/GaAs 多量子阱红外探测器(QWIP)暗电流与噪声的关系和降低暗电流的途径;基手湿法化学腐蚀工艺制作了300μm×300μm台面单元器件,并用变温液氦杜瓦测试系统在不同温度下对红外探测器暗电流进行了测试并分析。在温度小于40 K 时,随着温度的改变暗电流没有明显的变化;当温度大于40 K 时,暗电流随着温度的升高迅速变大,正、负偏压下 QWIP 暗电流具有不对称特性。

快速热退火对GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的修饰

应用快速热退火的方法将 Ga As/Al Ga As多量子阱红外探测器的峰值响应波长从7.7μm移动到 8～ 1 4μm大气窗口内 .通过测量单元器件的光电流谱、响应率和 I- V特性 ,分析了快速热退火对 Ga As/Al Ga

InGaAs/AlGaAs量子阱中量子尺寸效应对PL谱的影响

本文采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法设计并生长了两组InGaAs/AlGaAs应变多量子阱,量子阱的厚度分别为3nm和6nm,对其光致发光谱(PL)进行了研究,二者的发光波长分别为843nm和942nm,用有限深单量子阱理论近似计算了由于量子尺寸效应和应变效应引起的InGaAs/AlGaAs量子阱带隙的改变,这解释了两组样品室温下PL发射波长变化的原因。

MOCVD生长GaAs/AlGaAs量子阱研究

利用常压MOCVD技术在较低生长速率下生长出多种GaAs/AlGaAs多量子阱结构材料,利用低温PL谱和TEM对材料结构进行了表征。所得势阱和势垒结构厚度均匀平整,最窄阱宽为1.8nm。本研究表明,低速率(γ≤0.5nm/s)连续生长工艺能够避免杂质在界面富集,优于间断生长工艺,且在掺si n^+-GaAs衬底上所得量子阱发光强度高于掺Cr SI-GaAs衬底上的结果。

GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器特性非对称性分析

在分子束外延生长量子阱材料过程中 ,分析了在不同的 Ga As/ Al Ga As异质结生长次序中 Ga的解吸附速率不同和量子阱中掺杂的扩散造成量子阱结构的不对称 ,讨论了 Ga As/ Al Ga As量子阱红外探测器的性能参数相对于正负偏压的不对称性 ,并与金属有机化合物汽相沉淀法生长的量子阱材料和相应器件进行了比较 .发现 。

掺杂对称性对(110)晶向生长GaAs/AlGaAs量子阱中电子自旋弛豫动力学的影响}

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,测量了(110)晶向生长的近似对称和完全非对称掺杂GaAs/AlGaAs量子阱中的电子自旋弛豫,发现两种量子阱材料中的电子自旋弛豫时间随载流子浓度的增大均呈现出先增大后减小的趋势,且近似对称掺杂GaAs量子阱中的电子自旋弛豫时间明显大于完全非对称掺杂量子阱.分析表明,在(110)晶向生长的GaAs量子阱中并非只有通常认为的Bir-Aronov-Pikus(BAP)机理起作用,在低载流子浓度区域,两种量子阱中D′yakonov-Perel′(DP)机理起主导作用,高载流子浓度区域BAP机理和DP机理都起作用,完全非对称掺杂的量子阱中DP机理强于近似对称掺杂量子阱.

InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱激光器的研究

利用金属有机化合物气相沉积 (MOCVD)技术 ,研制出了高质量的InGaAs/AlGaAs/GaAs单量子阱激光器 ,其有源区采用了分别限制单量子阱结构 (SCH -SQW) ,利用该材料做出的半导体激光器的连续输出功率大于 1W ,峰值波长 91 0nm± 2nm。

GaAs／AlGaAs单量子阱中界面粗糙度散射

对三种不同生长条件、不同质量的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ单量子阱进行了输运性质和光致发光谱的研究．在低迁移率的样品中，界面粗糙度对二维电子气的散射起主导作用．我们的研究也表明了：采用（ＧａＡｓ）４／（ＡｌＡｓ）２超晶格代替常规的ＡｌＧａＡｓ层，或在异质结界面生长过程中的停顿，都能有效地减少界面粗糙度．

GaAs/AlGaAs量子阱中的Г-X混和及谐振态和非限定态的研究

本文使用单带双谷理论研究了GaAs/AlGaAs量于阱中的Г-X混和现象.介绍了Г态、X态和能级高于势垒的谐振态的特点.给出了谐振态能级随势阱和势垒层宽变化的关系.阐述了超薄层量子阱和非限定态的一些有趣的特性.在此基础上提出了一个超晶格能带的形成模型并对最新的一些实验结果给出了恰当的解释.

GaAs/AlGaAs梯度折射率分别限制单量子阱结构中的光增益谱分析

对不同阱宽的梯度折射率分别限制单量子阱激光器进行了TE、TM模的光增益谱测量对于阱宽大于120A的激光器,发射光谱和光增益谱都出现双峰,分别是由n=1和n=2的子带跃迁所造成,激光振荡出现在n=2的子带跃迁。随着阱宽减小,n=1子带跃迁的饱和增益增加,使激光振荡能在n=1子带发生,而n=2子带的受激就需要比原来更大的注入才有可能。材料增益随阱宽减小呈超线性地增加,从而降低了n=1子带受激的最小腔长。因此,用较窄的量子阱(≤100A),高的端面反射率和尽可能短的腔长,就能得到很低的阈电流。TE和TM模增益谱的不同,使激光器在一定阱宽和腔损耗下具有不同的TE和TM激射波长。

980nm InGaAs／GaAs／AlGaAs应变量子阱激光器

报导了脊形波导ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ应变量子阱激光器的特性和实验结果。激光器阈值电流最低为９ｍＡ，典型值为１５ｍＡ，线性输出光功率大于１２０ｍＷ，微分量子效率典型值为６０％（镀高反膜和增透膜），５０℃、８０ｍＷ恒定功率条件下老化实验结果表明：该条件下激光器寿命超过１０００小时。

具有宽带响应的GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器

报道具有宽带响应的130元线列GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的研究进展.通过表面光栅耦合,采用垂直入射的工作模式,在T=80K时测得器件探测率的光谱响应曲线的半峰宽为4.3μm.在λ_p=9.5μm时的峰值探测率为4.89×10~9cmHz^(1/2)/W,电压响应率为2.89×10~4V/W.