InGaAs/GaAs应变量子阱激光器MOCVD生长研究

采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)方法生长了InGaAs/GaAs应变量子阱(QW),通过降低生长温度、提高生长速度以及采用应变缓冲层(SBL)结构,改善了应变QW生长表面质量和器件荧光(PL)谱特性,实验表明,通过优化工艺条件和采用SBL等手段提高了应变QW质量。生长的QW结构用于1054 nm激光器的制作,经测试,器件具有较低的阈值电流和较高的单面斜率效率,性能较好。     

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)     

用MOCVD方法生长940nm应变多量子阱发光二极管

采用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）方法设计并生长了应变多量子阱InGaAs/AlGaAs,并且对其进行了光致发光（PL）谱、双晶X射线衍射（DXRD）谱和电化学C－V等的测试。然后以InGaAs/AlGaAs作为有源层，以GaAs衬底作为透明衬底，p面金属电极AuBe合金作为镜面反射层，采用倒装技术制备了近红外发光二极管（LED）。在输入电流为20mA下的正向电压为1．2V左右，电致发光谱的峰值波长为938nm,10μA下的反向击穿电压为5－6V，在输入电流为50mA下得出输出功率3．5mW，对应电压为1．3V,在输入电流为300mA时得到最大输出功率为12mW。     

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808 nm 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0.82 cm-1和93.6 %.把腔长为900 μm的单巴条芯片封装在热传...     

低阈值高效率InAIGaAs量子阱808nm激光器

以Al0.3Ga0.7 As／InAlGaAs／Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区，实现降低808nm半导体激光器的阈值电流，并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构，并利用金属有机物化学气相淀积（MOCVD）进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件，保证了5．08cm片内的量子阱（OW）光致发光（PL）光谱峰值波长均匀性达0．1％。对于条宽为50／zm，腔长为750／zm的器件，经镀膜后的阈值电流为81mA，斜率效率为1．22W／A，功率转换效率达53．7％。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2cm^-1，内量子效率达90％。结果表明，压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

大应变In0.3Ga0.7As/GaAs量子阱激光器的生长和研究

金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长应变InGaAs／GaAs量子阱，应变缓冲层结合生长中断改善量子阱的PL谱特性．用该量子阱制备的激光器有很低的阈值电流密度(43A／cm^2)和较高的斜率效率(0．34W／A，per facet)．     

GaAs/AlGaAs多量子阱室温光电流谱

通过对室温光电流谱的测量,研究了电场对多层量子阱结构中激子吸收行为的影响,分析了不同MQW材料的吸收谱的电场效应及有关光电子器件对材料的要求.     

GaAs/AlGaAs量子阱隧道电流的压力效应

本文使用单带双谷模型计算了通过AlGaAs势垒的隧道电流的压力系数.计算中考虑了能谷的非抛物线性,Г,X两个能谷的贡献以及电场的作用,说明了电流压力系数随电场增强而下降以及大压强下隧道电流对数偏离线性的实验现象.在此基础上进一步研究了加压GaAs/AlAs量子阱隧道电流中的Г-X混和效应.     

InGaAs／GaAs应变量子阱的低温光伏谱

用光伏谱方法研究了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱结构中各子能级间的光跃迁，并与理论计算的结果进行了比较．分析了光伏谱峰能量随阱宽与温度的变化，并讨论了光伏谱峰强度的温度关系．     

MOCVD生长InGaAs／Alj0.2Ga0.8As应变多量子阱

用MOCVD方法生长了3种InGaAs/Al0.2Ga0.8As应变多量子阱（MQWs）样品，用于研究在气相中TMIn的含量对MQWs的发光波长和半峰宽（FWHM）以及在X射线中零级峰位的影响。研究表明，随着In组分在MQW中的增加，MQWs中应变也随之增加，这是造成FWHM增大的原因。同时也研究了应变MQWs中In组分与气相中TMIn含量的关系，为准确设计和控制MQWs的组分提供了依据。     

GaAs/AlGaAs多量子阱材料差分反射光谱

介绍了一种新型的空间调制光谱技术—差分反射 ( DR)光谱技术 .利用振动光束差分反射测试系统 ,获得了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱 ,初步分析了 DR信号的产生机制 .通过与材料的 PR谱及反射光谱的一阶微商谱比较分析 ,论证了 DR光谱技术用于多量子阱量子化跃迁观测的理论可行性 ,并从实验角度证明了 Ga As/Al Ga As多量子阱材料的 DR谱具有反射率谱对能量的一阶微商线型特征     

合金无序和界面不平整对InGaAs/GaAs应变量子阱光谱展宽的影响

用光荧光和光吸收的实验方法研究了InGaAs/GaAs应变量子阱低温下的光谱展宽机理。实验观察到激子谱线半宽随着InGaAs层厚度和In的组分增加而增大。采用有效晶体近似的方法分析了实验数据,发现样品中合金组合无序引起的激子谱线展宽是主要的光谱展宽机理。实验中还发现与轻空穴有关的吸收光谱结构在升温过程中由吸收峰变为台阶状的谱结构。该现象可用与轻空穴有关的吸收为空间间接跃过来解释。     

量子限制效应对限制在多量子阱中受主束缚能的影响

从实验和理论上,研究了量子限制效应对限制在GaAs/AIAs多量子阱中受主对重窄穴束缚能的影响.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的一系列GaAs/AIAs多量子阱,量子阱宽度从3nm到20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主铍(Be)原子的δ掺杂.在4,20,40,80和120K不同温度下,分别对上述系列样品进行了光致发光谱(PL)的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从ls3/2(Г6)基态到同种宇称2s3/2(Г6)激发态的两空穴跃迁,并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能.理论上应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,比较发现理论计算和实验结果符合较好.     

量子限制效应对限制在多量子阱中受主束缚能的影响

从实验和理论上,研究了量子限制效应对限制在GaAs/AIAs多量子阱中受主对重窄穴束缚能的影响.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的一系列GaAs/AIAs多量子阱,量子阱宽度从3nm到20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主铍(Be)原子的δ掺杂.在4,20,40,80和120K不同温度下,分别对上述系列样品进行了光致发光谱(PL)的测量,清楚地观察到了受主束缚激子从ls3/2(Г6)基态到同种宇称2s3/2(Г6)激发态的两空穴跃迁,并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能.理论上应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,比较发现理论计算和实验结果符合较好.     

As元素分子态对InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器性能的影响

对As2和As4两种不同分子态下利用分子束外延技术(MBE)生长的单层AlGaAs薄膜和GaAs基InGaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(QWIP)的性能进行了研究,发现As2条件下生长的单层AlGaAs材料荧光强度更大、深能级缺陷密度更低;相对于As4较为复杂的吸附、生长机制引入的缺陷,在As2条件下生长的InGaAs/AlGaAs QWIP具有更低的暗电流密度、更好的黑体响应、更高的比探测率和更优异的器件均匀性。生长制备的InGaAs/AlGaAs QWIP在60K的工作温度、-2V偏压下,暗电流密度低至7.8nA/cm2,光谱响应峰值波长为3.59μm,4V偏压下峰值探测率达到1.7×1011 cm·Hz1/2·W-1。另外,通过As元素的不同分子态下InGaAs/AlGaAs QWIP光响应谱峰位的移动可以推断出As元素的不同分子态也会影响In的并入速率。     

AlGaAs/GaAs量子阱探测器的吸收光谱研究

从定态Schrodinger方程出发,研究了不同Al组分和不同温度对宽量子阱红外探测器吸收光谱的影响。当体系的费米能级固定后,发现量子阱基态束缚能随着A1组分增长而变大,且相应的吸收光谱峰值趋于短波。环境温度对A1GaAs/GaAs量子阱红外探测器的响应光谱影响不大。通过理论计算定量给出了A1GaAs/GaAs量子阱红外探测器吸收光谱随量子阱阱宽、Al组分和温度变化的规律。     

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。     

Critical thickness of GaAs/InGaAs and AlGaAs/GaAsP strained quantum wells grown by organometallic chemical vapor deposition

In this paper we describe a study of strained quantum wells (QWs) as a means to experimentally observe the critical thickness (h _c) for the formation of interfacial misfit dislocations. Two material systems were investigated: GaAs/In_0.11Ga_0.89As, in which the QW layers are under biaxialcompression, and Al_0.35Ga_0.65As/GaAs_0.82P_0.18, in which the QW layers are under biaxialtension. Samples were grown by atmospheric pressure organometallic chemical vapor deposition, and characterized by low-temperature photoluminescence (PL), x-ray diffraction, optical microscopy, and Hall measurements. For both material systems, the observed onset of dislocation formation agrees well with the force-balance model assuming a double-kink mechanism. However, overall results indicate that the relaxation is inhomogeneous. Annealing at 800–850° C had no significant effect on the PL spectra, signifying that even layers that have exceededh _c and have undergone partial relaxation are thermodynamically stable against further dislocation propagation.