垂直腔面发射激光器中氧化速率规律的研究

本文在不同条件下进行了选择性氧化实验,从中获得被氧化样品的微观结构图片和不同氧化深度处的各组分含量. 由于氧化速率主要受扩散控制的影响,因而本研究运用扩散动力学方法对实验结果进行分析. 所推导出氧化规律的数学拟合曲线与实验所得数据基本吻合,从而得出垂直腔面发射激光器氧化剂浓度随氧化深度的增加呈现指数衰减的规律.     

垂直腔面发射激光器的湿法氧化速率规律

为实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)氧化孔径的精确控制,对垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的氧化速率规律进行了实验研究.在不同的温度下对垂直腔面发射激光器样品进行湿法氧化,氧化后采用扫描电镜(SEM)对氧化层不同氧化深度处生成物组成进行了微区分析.结果表明在不同氧化深度处氧化生成物各元素的组分含量不同,尤其氧元素的组分含量差别较大.分析和讨论了氧化不同阶段的反应类型和反应生成物,并建立了氧化速率随时间变化的数学模型,推导出在湿法氧化过程中,氧化速率随时间按指数规律变化,指出在一定的温度下,氧化时间越长,氧化速率越趋于稳定;适当降低氧化温度,延长氧化时间可提高氧化工艺的可控性与准确性.     

不同形状台面的AIGaAs湿氮氧化规律研究

详细研究了凸形、凹形与条形台面的A1GaAs湿氮氧化规律。对三种形状的台面分别进行氧化长度的观察测试，发现凸形、条形及凹形台面的氧化速率顺次下降，且随氧化时间的加长，差距明显增大。运用氧化动力学方法分析，是由于不同形状台面内的氧化剂浓度及氧化剂扩散速率不同引起；并推导得出台面形状、尺寸与氧化速率的对应关系。所推导的氧化规律模拟曲线与实验数据基本吻合。进一步指出当台尺寸较小时，由于氧化剂在气相传送中也受到了限制，凹形台面氧化速率的实验值与理论值会出现较大偏差。     

垂直腔面发射激光器中选择性氧化工艺稳定性研究

选择性氧化工艺已经成为制备高性能垂直腔面发射激光器(VCSEL)的关键技术,氧化后形成的氧化层提供了良好的电限制和折射率导引,但选择性氧化速率是呈线性规律还是抛物线规律仍存在很大的争议.在多种温度条件下,做了环形沟槽和环形分布孔的氧化实验,这是在垂直腔面发射激光器中采用的两种结构.实验结果表明,氧化窗口形状对氧化速率的影响也依赖温度条件,并对这种实验现象给出了定性解释.     

圆形台面中的AlAs/AlGaAs湿法氧化动力学规律

AlAs/AlGaAs湿法氧化技术是制备氧化物限制型VCSELs工艺中极为重要的一步,形成的氧化孔会直接影响到器件的各个特性参数,故有必要对氧化动力学规律进行深入地研究.首先根据大量氧化实验得到了一般氧化规律曲线,再通过结合一维Deal-Grove氧化动力学模型,对比一维条形、二维圆形凸、凹台面的氧化规律,推导出了简单实用的二维圆形台面的氧化模型,所得模型曲线与实验数据均吻合较好,并成功地运用此模型实现了对氧化孔大小的精确控制.     

Al0.98Ga0.02As的湿法氧化规律

为实现精确控制VCSELs器件中氧化孔的大小,对Al0.98Ga0.02As的湿法氧化规律进行了分析研究.首先运用一维Deal-Grove模型分析了Al0.98Ga0.02As条形台面湿法氧化的一般规律,并在此基础上进一步分析推导,加以适当的简化,提出了适用于二维圆形台面的简单氧化模型,用此模型模拟得到的结果与实验数据十分吻合.同时,实验中观察到氧化孔径很小时氧化速率突增的现象.运用这些规律,将氧化长度的精度控制在0.5μm内,基本实现了氧化工艺的可控性及可重复性.     

圆形台面中的AlAs/AlGaAs湿法氧化动力学规律

AlAs/AlGaAs湿法氧化技术是制备氧化物限制型VCSELs工艺中极为重要的一步,形成的氧化孔会直接影响到器件的各个特性参数,故有必要对氧化动力学规律进行深入地研究.首先根据大量氧化实验得到了一般氧化规律曲线,再通过结合一维Deal-Grove氧化动力学模型,对比一维条形、二维圆形凸、凹台面的氧化规律,推导出了简单实用的二维圆形台面的氧化模型,所得模型曲线与实验数据均吻合较好,并成功地运用此模型实现了对氧化孔大小的精确控制.     

圆形台面中的AlAs/AlGaAs湿法氧化动力学规律

AlAs/AlGaAs湿法氧化技术是制备氧化物限制型VCSELs工艺中极为重要的一步,形成的氧化孔会直接影响到器件的各个特性参数，故有必要对氧化动力学规律进行深入地研究. 首先根据大量氧化实验得到了一般氧化规律曲线，再通过结合一维Deal-Grove氧化动力学模型，对比一维条形、二维圆形凸、凹台面的氧化规律，推导出了简单实用的二维圆形台面的氧化模型，所得模型曲线与实验数据均吻合较好，并成功地运用此模型实现了对氧化孔大小的精确控制.     

垂直腔面发射激光器的氧化工艺研究

在垂直腔面发射激光器(VCSEL)中常用氧化物限制结构来对其进行电流和光场的限制.分别从氧化时间、氧化温度、氧化载气的气流量三方面讨论研究了它们对Al0.98Ga0.02As层氧化深度、氧化速率的影响.最后得到最佳氧化条件:氧化温度为422℃,氧化载气的气体流量为1.5 L/min,氧化速率为0.6μm/min.用在此最佳氧化条件下氧化的外延片制成VCSEL器件,室温下其阈值电流大约为1.8 mA,最大输出功率为7.96 mW.     

Al0.98Ga0.02As的湿法氧化规律

为实现精确控制VCSELs器件中氧化孔的大小，对Al0.98Ga0.02As的湿法氧化规律进行了分析研究．首先运用一维Deal-Grove模型分析了Al0.98Ga0.02As条形台面湿法氧化的一般规律，并在此基础上进一步分析推导，加以适当的简化，提出了适用于二维圆形台面的简单氧化模型，用此模型模拟得到的结果与实验数据十分吻合．同时，实验中观察到氧化孔径很小时氧化速率突增的现象．运用这些规律，将氧化长度的精度控制在0.5μm内，基本实现了氧化工艺的可控性及可重复性．