大功率半导体激光器腔面氮钝化的研究

针对980 nm大功率半导体激光器腔面离子铣氮钝化处理工艺进行了研究,发现腔面离子铣氮钝化可以提高激光器的输出特性及COD功率,器件输出功率提高了32.14%;老化实验后,经过氮钝化的半导体激光器没有明显退化,而未经氮钝化处理的激光器退化严重;使用俄歇谱测试仪(AES)对钝化处理后的半导体激光器试验片进行测试,发现有部分的氮离子遗留在腔面处;氮元素含量由原有的0%上升到20%,与此同时,氧元素的含量由原来的61%降至30%。结果表明,该技术能够改善半导体激光器的腔面特性,器件的可靠性和使用寿命可望得到提高。     

GaAs基大功率激光器静电失效现象的研究

为了判别大功率半导体激光器是否为静电损毁失效,对大功率半导体激光器进行了静电损毁机制的研究。通过测量和表征大功率半导体激光器静电损毁现象,为判别其失效提供有效判据。首先,对GaAs基980 nm大功率半导体激光器(HPLD)分别施加了-200 V,-600 V,-800 V,-1200 V以及+5000 V的静电打击(ESD),每次打击后,测量样品电学参数和光学参数。其次,对打击后的器件进行腐蚀并显微观察其打击后损伤现象。反相ESD后,半导体激光器I-V曲线有明显的软击穿现象,在反向4 V电压下反向1200 V静电打击后漏电为打击的5883854.92倍。正向5000 V静电打击后器件没有明显的软击穿现象,且功率下降很小。在反向ESD后器件腐蚀金电极后表面有明显熔毁现象,正向静电打击后则没有此现象。通过正向静电打击和反向静电打击下器件反应的不同I-V特性和损伤表征,推测正向瞬时大电压大电流下,器件的I-V特性无明显变化,而反向大电压大电流打击会导致I-V曲线出现明显软击穿,功率下降和表面熔毁现象,为判别静电损毁提出了有效判据。     

p型GaAs欧姆接触性能研究

为了研究半导体光电器件p-GaAs欧姆接触的特性,利用磁控溅射在p-GaAs上生长Ti厚度在10~50 nm范围、Pt厚度在30~60 nm范围的Ti/Pt/200 nm Au电极结构。利用传输线模型测量了具有不同的Ti、Pt厚度的Ti/Pt/200 nm Au电极结构接触电阻率,研究了退火参数对欧姆接触性能的影响,同时分析了过高温度导致电极金属从边缘向内部皱缩的机理。结果表明,Ti厚度为30 nm左右时接触电阻率最低,接触电阻率随着Pt厚度的增加而增加;欧姆接触质量对退火温度更敏感,退火温度达到510 ℃时电极金属从边缘向内部皱缩。采用40 nm Ti/40 nm Pt/200 nm Au作为半导体光电器件p-GaAs电极结构,合金条件为420 ℃,30 s可以形成更好的欧姆接触。