Cu/SiO2逐层沉积增强无杂质空位诱导InGaAsP/InGaAsP量子阱混杂

研究了Cu/SiO_2逐层沉积增强的无杂质空位诱导InGaAsP/InGaAsP多量子阱混杂(QWI)行为。在多量子阱(MQW)外延片表面,采用等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)不同厚度的SiO_2,然后溅射5 nm Cu,在不同温度下进行快速热退火(RTA)诱发量子阱混杂。通过光荧光(PL)谱表征样品在QWI前后的变化。实验结果表明,当RTA温度小于700℃时,PL谱峰值波长只有微移,且变化与其他参数关系不大;当RTA温度大于700℃时,PL谱峰值波长移动与介质层厚度和RTA时间都密切相关,当SiO_2厚度为200 nm,退火温度为750℃,时间为200 s时,可获得54.3 nm的最大波长蓝移。该种QWI方法能够诱导InGaAsP MQW带隙移动,QWI效果与InGaAsP MQW中原子互扩散激活能、互扩散原子密度以及在RTA过程中热应力有关。     

高透腔面大功率650 nm红光半导体激光器

利用石英闭管法对金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延生长的应变量子阱(MQW)650 nm AlGaInP/GaInP材料进行选择区域扩Zn,使扩Zn区域的光致发光(PL)谱的峰值蓝移达175 meV,形成对650 nm波长激光器的高透腔面,有益于减少激光器腔面光吸收,增加了激光器退化的光学灾变损伤(COD)阈值.后工艺制作出条宽100μm,腔长1 mm的增益导引激光器,实现了红光半导体激光器的大功率输出.激光器阈值电流为382 mA,在2.28 A工作电流时达到光学灾变损伤阈值,最大连续输出光功率1.55 W,外微分量子效率达到0.82 W/A.     

闭管扩散Zn对InP表面性质的影响

利用闭管扩散方法以Zn3P2为扩散源,在不同扩散温度和扩散时间下对非故意掺杂InP(100)晶片进行扩散.用电化学C-V法(ECV)和二次离子质谱法(SIMS)分别测出了空穴浓度和Zn的浓度随深度的分布曲线.结果表明扩散后InP表面空穴和Zn的浓度在扩散结附近突然下降,InP表面空穴浓度主要取决于扩散温度,扩散深度随着扩散时间的增长而变大,InP表面Zn浓度一般比空穴浓度高一个数量级.另外对扩散后的样品进行光致发光(PL)测试,表明在保证表面载流子浓度的同时,适当降低扩散温度和增加扩散时间能减小对InP表面性质的影响.     

闭管扩散Zn对InP表面性质的影响

利用闭管扩散方法以Zn3P2为扩散源,在不同扩散温度和扩散时间下对非故意掺杂InP(100)晶片进行扩散.用电化学C-V法(ECV)和二次离子质谱法(SIMS)分别测出了空穴浓度和Zn的浓度随深度的分布曲线.结果表明扩散后InP表面空穴和Zn的浓度在扩散结附近突然下降,InP表面空穴浓度主要取决于扩散温度,扩散深度随着扩散时间的增长而变大,InP表面Zn浓度一般比空穴浓度高一个数量级.另外对扩散后的样品进行光致发光(PL)测试,表明在保证表面载流子浓度的同时,适当降低扩散温度和增加扩散时间能减小对InP表面性质的影响.     

Cu溅射诱导增强量子阱混杂实验研究

在InP基异质结InGaAsP多量子阱(MQW)结构上溅射Cu/SiO2复合层,开展了量子阱混杂(QWI)材料的实验研究。经快速退火(RTA),实现了比常规无杂质空位扩散(IFVD)方法更大的带隙波长蓝移量。在750℃、200s的退火条件下,获得最大172nm的波长蓝移;通过改变退火条件,可实现不同程度的蓝移,满足光子集成技术中不同器件对带隙波长的需求。为了验证其用于光子集成领域的可行性,利用混杂技术分别制备了宽条激光器和单片集成电吸收调制激光器(EML)。在675℃退火温度,80s、120s和200s的退火时间下分别实现了61、81和98nm的波长蓝移;并且,相应的宽条激光器的电激射光(EL)谱偏调量与其材料的光致荧光(PL)谱偏调量基本一致。在675℃、120s退火条件下,制备的EML集成器件中,电吸收调制器(EAM)和分布反馈(DFB)激光器区的蓝移量分别83nm和23.7nm,相对带隙差为59.3nm。EML集成器件在激光器注入电流为100mA、调制器零偏压时出光功率达到9.6mW;EAM施加-5V反向偏压时静态消光比达16.4dB。     

低能氦离子注入引入的量子阱混杂带隙波长蓝移

提出了采用低能氦离子注入多量子阱(MQW)材料和合适的快速退火条件,实现了MQW带隙波长的蓝移.用这种材料制作了FP腔激光器,与未注入器件相比,实现了37nm的激射波长蓝移.     

闭管扩散Zn对InP表面性质的影响

利用闭管扩散方法以Zn3P2为扩散源，在不同扩散温度和扩散时间下对非故意掺杂InP (100）晶片进行扩散. 用电化学C-V法（ECV）和二次离子质谱法(SIMS)分别测出了空穴浓度和Zn的浓度随深度的分布曲线. 结果表明扩散后InP表面空穴和Zn的浓度在扩散结附近突然下降，InP表面空穴浓度主要取决于扩散温度，扩散深度随着扩散时间的增长而变大，InP表面Zn浓度一般比空穴浓度高一个数量级. 另外对扩散后的样品进行光致发光（PL) 测试，表明在保证表面载流子浓度的同时，适当降低扩散温度和增加扩散时间能减小对InP表面性质的影响.     

低能氦离子注入引入的量子阱混杂带隙波长蓝移

提出了采用低能氦离子注入多量子阱(MQW)材料和合适的快速退火条件,实现了MQW带隙波长的蓝移.用这种材料制作了FP腔激光器,与未注入器件相比,实现了37nm的激射波长蓝移.     

多变量离子注入型量子阱混杂效应

为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10^14 ion/cm2,注入能量为600keV,750℃二次退火150s时获得最大蓝移量116nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。     

一种增强量子阱混合的新技术

采用PECVD技术在1．55μm InGaAsP—InP MQW激光器结构的材料上沉积SiO2薄膜和含磷组分的SiO(P)电介质薄膜，经过快速热退火(RTA)后，样品的PL谱测试表明：覆盖有普通SiO2薄膜的样品蓝移量在5～74nm，而覆盖SiO(P)薄膜的样品呈现出341nm的大蓝移量。对SiO(P)薄膜的样品经红外光谱及XPS谱分析后证明，该膜的结构为SiOP，存在Si-O和P—O键，Si和P为正价键，其结合能分别为103．6eV和134．6eV。在退火过程中SiOP膜存在P原子的外扩散，它强烈地影响量子阱混合的效果，该SiOP膜明显区别于SiO2电介质薄膜。