空间生长GaAs单晶做衬底的GaAs/AlGaAs DH激光器

我们首次用在中国返地卫星上生长的Si-GaAs单晶做衬底,成功地研制出室温CW工作的GaAs/AlGaAs质子轰击条形DH激光器,DH外延片是用LPE法生长的。激光器的最低阈电流20mA,激射波长857nm,输出功率可达30mW。     

反射各向异性谱在线监测852nm半导体激光器AlGaInAs/AlGaAs量子阱的MOCVD外延生长

研究了生长温度和中断时间对AlGaInAs/AlGaAs量子阱外延质量的影响,并使用金属有机化合物汽相沉积(MOCVD)外延生长了AlGaInAs/AlGaAs量子阱和852nm半导体激光器。通过使用反射各向异性谱(RAS)和光致发光谱在线监测和研究了AlGaInAs/AlGaAs界面的外延质量。研究结果表明高温生长可以导致从AlGaInAs量子阱层到AlGaAs势垒层的In析出现象。通过优化生长温度和在AlGaInAs/AlGaAs界面处使用中断时间,可以有效抑制In析出,从而获得AlGaInAs/AlGaAs陡峭界面。使用优化后的外延生长条件,外延生长了整个852nm半导体激光器,使用RAS在线监测了激光器的外延生长过程,可以有效地分辨出不同外延层和生长阶段。     

InGaAs／AlGaAs单量子阱激光器低阈值激射

研制了InGaAs/AlGaAs SQW激光器,对其工作特性如阈值电流密度、激射波长、特征温度、远场分布等进行了研究. 用MOCVD方法生长制备了InGaAs/AlGaAs分别限制单量子阱结构材料,得出其各层组分和能带分布.首先在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层和AlGaAs波导层,然后生长窄能带的AlGaAs量子阱势垒层,再继续生长InGaAs量子阱有源区.其后继续生长AlGaAs势垒层、高Al组分AlGaAs波导层和GaAs高掺杂欧姆接触层.我们发现在低温范围里(160 K～220 K)阈值电流密度随温度升高而减小,与普通量子阱激光器正相反,表现出负的特征温度.随着温度进一步提高,阈值电流密度表现出指数式增大.300 K下腔长2000 μm的激光器最低的阈值电流密度约为200 A/cm2.(OD7)     

波长为680nm的室温CW工作的AlGaAs DH激光器

680—700nm波长范围的AlGaAs DH激光器实现了室温CW工作。为了获得这种激光器,我们研制成了一种新型结构,即无应力V形沟道衬底内部条型(SF-VSIS)激光器。这类激光器具有低的阈值电流(45～120mA),并以基横模和单纵模CW工作。1).阈值电流与波长的关系业已表明由于直接跃迁导带与间接跃迁导带的极小值之间的差值较小,波长小于700nm CW工作的AlGaAs DH激光器,其阈值电流(I_(th))就急剧增加,所以要制作这种波长的激光器是很困难的。事实上,AlGaAs     

AlGaAs/GaAs DH激光器的红外透射研究(摘要)

本文介绍了红外透射技术的装置和原理,报导了主要研究结果。实验表明,红外透射技术是研究AlGaAs/GaAs DH激光器的又一有效工具。我们获得的有关AlGaAs/GaAs DH激光器的外延层、条区结构和作用区发光情况的综合照片,是用普通的光学显微镜或扫描电子显微镜所不能得到的。     

680nm(AlGaAs)_m (GaAs)_n低阈值室温连续超晶格量子阱激光器

可见光激光器在光学唱机和激光束印刷业中是非常重要的光源。为此发展的波长为600nm 范围的器件,已经进行了许多偿试。目前,AlGaAs、InGaAsP 和AlGaInP 双异质结(DH)激光器以及 AlGaAs 和 AlGaInP     

AlGaAs—GaAs激光器的缺陷和退化

本文报导了光纤传输用 AlGaAs 双异质结(DH)激光器的缺陷和研究结果。找到并清除了在外延生长和激光器制作过程中引进的某些快速退化缺陷源。用光照射法和点状发光二极管在高结温、大注入电流下工作这两种方法对无缺陷的 DH 晶体和激光器进行了试验。高密度光照射引起不包括位错的暗点缺陷。无缺陷发光二极管在输出功率稍微减少之后就突然退化,注入区出现位错和小的错环。     

CW输出5·4W的大功率AlGaAs半导体激光器阵列制作成功

由美国Spectra Diode Lab与施乐PARC联合研制成多条型阵列结构AlGaAs大功率半导体激光器,其输出功率在室温CW条件达到了5.4W。采用工艺为MOCVD。     

MOCVD原位监测垂直腔面发射激光器材料生长

利用MOCVD的原位监测控制生长垂直腔面发射激光器材料。通过GaAs／AlGaAs DBR结构生长表明系统的原位监测结果与实际结果间存在2％的偏差。修正原位监测的参数,可实现利用原位监测进行实时控制生长,从而有效地减少系统漂移对材料生长的影响,提高系统的控制精度。用于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的外延生长中,可以有效减少生长次数并得到高质量的外延材料,制作的VCSEL器件在室温下得到10．1mw的脉冲功率和7．1mw的直流功率。     

高效率连续1 000 W半导体激光器叠层阵列

采用低压MOCVD外延技术生长的GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构材料结构设计,利用低压MOCVD外延技术生长了3英寸(75 mm)激光器外延片,进而设计制作了976 nm大功率低热阻连续激光器芯片。采用以及高热导率的无氧铜材料设计制作了大功率微通道热沉,采用In焊料芯片倒装烧结工艺,制作了976 nm连续激光器阵列单条。在20℃水冷条件下,输入电流120 A,工作电压1.51 V,输出功率达到118 W,电光功率转换效率约65%。将10只微通道阵列单条堆叠组装,制作了连续1 000 W微通道叠层阵列。在20℃水冷条件下,输入电流120 A,输出功率达到1 130 W,工作电压1.45 V,电光功率转换效率约65%。     

InGaAs／AlGaAs 941 nm高功率半导体激光二极管阵列

利用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)技术生长了InGaAs／GaAs／AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料。利用该材料制成半导体激光器线阵的峰值波长为941nm，光谱的半高全宽(FWHM)为3．3nm，在400μs、50Hz的输入电流下，输出峰值功率达到67．9W，斜率效率高达0．85W／A(64％)。     

InGaAs/GaAs量子点类脊型激光器的激射特性

用MOCVD方法生长制备了多层InGaAs/GaAs量子点结构 ,并研制出量子点激光器。研究了多层量子点激光器阈值激射特性与量子点有源区结构之间的关系 ,结果表明激光器的阈值电流密度依赖于量子点的结构。通过采用多层量子点、对量子点层间进行耦合以及采用宽禁带AlGaAs作为量子点层势垒可以有效地降低激光器的阈值电流密度。获得了最低为 2 0A/cm2 的平均阈值电流密度。量子点激光器的激射波长也与有源区结构有关 ,随着量子点层数增加 ,激射峰向长波方向移动。     

室温连续工作寿命大于3000小时的质子轰击条型GaAs—AlGaAs DH激光器的研究

本文报导了在研制室温连续工作寿命大于3000小时的质子轰击条型GaAs—AlGaAs DH激光器中影响寿命的几个因素,这主要是(ⅰ) 为生长大面积光亮的、层次连续重复、Al分布均匀及异质结低失配的LPE生长技术,(ⅱ) 镜面保护技术;(ⅲ) 采用抗氧化力强的焊料键合。此外还报导了所研制激光器的主要电光参数及其寿命大于3000小时的实验结果。     

InGaAs/AlGaAs半导体激光器二维阵列

用金属有机化合物气相淀积 (MOCVD)技术外延生长了InGaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器材料。利用该材料制成半导体激光器一维线阵列 ,然后再串联组装成二维阵列 ,在 1 0 0 0 μs的输入脉宽下 ,输出峰值功率达到 730W (77A) ,输出光功率密度为 4 87W/cm2 ,中心激射波长为 90 3nm ,光谱半宽 (FWHM )为 4 4nm。在此条件下可以稳定工作 86 0 0h以上     

1.06μm大功率连续半导体激光器

利用金属有机化学气相淀积(MOCVD)技术,生长了InGaAs/AlGaAs分别限制压应变双量子阱和单量子阱两种材料结构,通过对不同腔长单管激光器的LIV测试获得内部参数,对单、双阱两种材料结构器件参数进行对比分析,确定了单量子阱结构作为1.06μm大功率半导体激光器的材料结构。通过研究单管激光器的电光转换效率与腔长、注入电流的关系,获得了最高达到57.5%的电光转换效率。对1mm腔长单管激光器进行了大电流高温加速老化测试,结果显示研制出的单管激光器室温下在1.5A工作电流下寿命远大于104h。     

GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长研究

GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线是制作金属-半导体-金属(MSM)型高速光电探测器最简洁有效的光电材料之一。采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备,在GaAs(111)B衬底上开展了GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长研究,用场发射扫描电子显微镜(SEM)和微区光荧光谱仪(PL)对制备的GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线样品进行了测试分析。采用已优化的GaAs/AlGaAs核-壳结构纳米线的生长工艺参数,主要研究了AlGaAs壳材料的生长机制,获得了高质量的AlGaAs壳材料,AlGaAs壳材料生长速率约为50 nm/min,Al的原子数分数为14%。这些结果为将来多异质结构纳米线的生长和光电探测器的制备奠定了基础。     

(AlGa)As/GaAs DH激光器低温负阻的研究

在室温至 77K范围内测量了 AlGaAs/GaAs DH激光器的正向伏安特性.发现有些激光器在低温下具有负阻的特性. 采用类 Schottky模型对DH激光器中的N-Al_(0.3)Ga_(0.7)As/n-GaAs异质结的电流传输特性进行分析,认为负阻现象是由于N型(AlGa)As层掺杂浓度偏低,N-n异质结在低温DH激光器正向偏置较大时,电子从n区隧道击穿N-n异质结势垒,或空穴从P型有源区注入N区引起的.此外N-AlGaAs层的施主杂质Sn的电离能很大也对低温负阻有贡献.     

大功率低阈值半导体激光器研究

针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾,设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器,该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺,制备了980nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下,4mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5mA,垂直发散角为15.6°,注入电流为25A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明:所设计的半导体激光器在有效地拓展光场,实现大光腔结构的同时,保证了激光器具有较低的阈值电流。     

隧道带间级联双波长可见光半导体激光器制备

利用金属有机物化学汽相淀积(MOCVD)一次外延生长了含有2个有源区的隧道带间级联双波长可见光半导体激光器(LD)材料。其隧道结为GaAs。2个有源区分别为AlGaAs单量子阱和GaInP多量子阱。SEM照片表明,材料生长质量良好。用生长的材料制备了双沟深腐蚀结构F P腔激光器。器件的阈值电流为177mA,未镀膜时的单面斜率效率为1.3W/A,远场为单瓣,垂直和水平方向的发散角分别为8°和34°。在输出光功率为100mW时,2个激射波长分别为699nm和795nm,与PL测试结果相一致。     

垂直GaAsAlGaAs_(1/4)波长多层腔的面发射激光器

加州大学贝克利分校,洛克希德及TRW公司联合研制了一种新型的而发射激光器。由于不同解理及衬底的蚀刻工艺,垂直结构的DFB面发射激光器(DFB——SELD)在光电集成有广泛的应用前景。要实现激光器的低阀值和高效率,要求器件有高的腔反射率及好的载流子限制作用。利用1/4波长的GaAs/AlGaAs多层结构可以得到高的反射率,利用侧向掩埋异质结可以实现载流子限制。本文报导的是利用MOCVD法生长1/4波长多层薄层,用选择二次LPE及选择Zn扩散实现载流子限制,研制了室温连续工作,