670nm发光二极管材料的MOCVD外延生长

重点介绍了670nm LED材料的结构与制备方法,用MOCVD方法生长了较高压应变的670nm多量子阱。分析比较了670nm量子阱室温光荧光谱线宽度的影响因素,指出室温光荧光主要来源于带-带复合,荧光谱线宽度的减小是应变量子阱轻重空穴能级分离的结果,并不意味着量子阱界面质量的改进。同时介绍了二乙基锌(DEZn)的掺杂技术和掺杂浓度,通过优化掺杂条件和退火条件,p型AlInP材料获得了0.9×1018/cm3的空穴密度。外延材料制作成200μm×200μm尺寸的LED管芯,在20mA工作电流下亮度为22～24mcd。器件结果表明,用5个压应变量子阱的有源区并且采用DEZn掺杂可以制作出高亮度的670nm LED外延材料。     

通过InGaAsP外延层的InP深Zn扩散理论与实验研究

研究了Zn在InP、InGaAsP以及InGaAsP/InP中的扩散,扩散结深均与时间的平方根成正比.对于InGaAsP/InP单异质结,扩散结深还与InGaAsP覆盖层的厚度x_0有关.推导出其结深与扩散时间的函数关系为x_j/t~(1/2)=-x_0/(rt~(1/2))+I.     

生长材料中掺杂杂质纵向分布的扩散生长理论

从ＭＯＣＶＤ和卤化物ＶＰＥ的生长装置出发，分析了量子阱激光材料和微波电子材料中引入杂质的纵向分布和谐过程。采用了掺入杂质分子经载体气体漂移扩散输运和生长过程中再扩散的数学物理理论，导出了掺杂杂质最终纵向浓度分布的数学定量解析式。根据本理论，提出了陡峭掺杂和均匀纵向浓度分布的工艺解决方案。     

808 nm大功率无铝有源区非对称波导结构激光器

采用分别限制非对称波导结构,将光场从对称分布变为非对称分布,降低了载流子光吸收损耗,并允许p型区具有更高的掺杂水平,从而使器件电阻降低.对GaAsP/GaInP张应变单量子阱(SQW)非对称波导结构激光器的光场特性进行了理论分析,设计了波导层厚度,并制作了波长为808 nm的无铝有源区大功率半导体激光器.器件综合特性测试结果为:腔长900μm器件的阈值电流密度典型值为400 A/cm2,内损耗低至1.0 cm-1;连续工作条件下,150μm条宽器件输出功率达到6 W,最大斜率效率为1.25 W/A.器件激射波长为807.5 nm,平行和垂直结的发散角分别为3.0°和34.8°.20~70℃范围内特征温度达到133 K.结果表明,分别限制非对称波导结构是降低内损耗,提高大功率半导体激光器特性的有效措施.     

808nm无Al量子阱激光器mini阵列的研制

通过分析激光器的结构,优化设计了非对称宽波导激光器结构及外延生长条件。利用低压金属有机化合物气相淀积技术(LP-MOCVD)生长了高质量的InGaAsP/GaInP无铝应变量子阱外延材料,制作成808 nm高功率半导体激光器mini阵列,将其应用到1 064 nm全固态激光器中。20℃下,制作的808 nm,0.5 cm半导体激光器mini阵列,连续驱动电流50 A时输出功率达到50 W,最高光电转换效率达到53%。将该808 nm激光器mini阵列应用到全固态1 064 nm激光模组中,50 W,1 064 nm激光输出时,工作电流只有15 A。经过多于500 h老化以后,1 064 nm全固态激光器的功率衰减小于2%。     

SiO_2膜增强InGaAsP超晶格外延片的量子阱混合

对晶格与 In P匹配的 In Ga As P超晶格结构外延片 ,运用等离子增强化学气相沉积法镀Si O2 膜 ,随后用碘钨灯快速热退火 ,进行无杂质空位扩散 ( IFVD)技术的实验研究 ,测量光致发光谱后得到了最大 50 nm的峰值位置蓝移 ;表明在没有掺杂和没有应变的情况下 ,IFVD仍有较好的处理量子阱材料的能力 .对影响 IFVD工艺的重复性因素进行了探讨 .     

SiO2膜增强InGaAsP超晶格外延片的量子阱混合

对晶格与InP匹配的InGaAsP超晶格结构外延片,运用等离子增强化学气相沉积法镀SiO2膜,随后用碘钨灯快速热退火,进行无杂质空位扩散(IFVD)技术的实验研究,测量光致发光谱后得到了最大50nm的峰值位置蓝移;表明在没有掺杂和没有应变的情况下,IFVD仍有较好的处理量子阱材料的能力.对影响IFVD工艺的重复性因素进行了探讨.     

980nm垂直腔面发射激光器的外延生长

模拟了垂直腔面发射激光器(VCSEL)的反射谱和量子阱增益谱,采用金属有机物化学气相沉积设备外延生长了980 nm的垂直腔面发射激光器,制作了氧化孔径为14 μm的内腔式氧化限制型VCSEL器件,其阈值电流为3.3mA,阈值电压为1.8V,斜率效率为0.387 W/A,室温直流电流为22.8 mA时,输出光功率为5 mW.     

1064nm应变量子阱的理论设计

根据应变理论及脊限深量子阱理论,对确定的In含量的InGaAs材料进行系统的计算,得到激射波长为1064nm激光器的应变量子阱的厚度,并采用金属有机化学气相淀积（MOCVD）方法生长该应变量子阱,实验结果与设计波长基本一致。     

Na掺杂p型ZnO和ZnO/ZnMgO多量子阱结构基LED的制备与室温电注入发射紫蓝光

在硅单晶上,采用了环境友好的ZnO/Zn0.9Mg0.9多层量子阱结构作为有源层,Na作为P型掺杂元素,制备了ZnO发光二极管(LED).该LED在室温电注入条件下,实现了较强的紫蓝发光,且有效控制了缺陷发光.这项工作将为ZnO LED走向应用起到重要的推进作用.     

脊形波导激光器中GaInP／AlGaInP选择蚀刻性的研究

本文制作了670nmGaInP/AlGaInP应变层量子阱脊形波导激光器,为了进一步优化工艺,在普通的单量子阱材料横向结构中嵌入30－50nm的GaIlP蚀刻阻挡层,用此种材料加工而成的控长1200μm,宽64μm的氧化条激光器的阈值电流密度为340A／cm^2,采用配比为1．0：2．5的HCl:H2O深液对GaInP/AlGaIn进行湿蚀刻研究,得到了较好的选择恂刻性结果。     

GaInP/AlGaInP脊形波导激光器器件结构的优化研究

通过优化脊形波导的结构参数可以降低脊形波导激光器的阈值电流,提出了实现亚微米脊宽,从而降低阈值电流的方法。针对脊形波导制作过程中蚀刻深度不易控制的问题,对GaInP/AlGaInP材料中加入蚀刻阻挡层进行了研究。     

黏附层以及退火气氛对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响研究

采用真空蒸镀方法在Si衬底上制备了Si/Au、Si/Ni/Au和Si/Ti/Au结构多层膜,进行多种条件下的退火实验,研究了不同黏附层对Au/Si共晶体系中硅扩散的影响.实验结果表明,黏附层对硅的扩散起到阻挡作用,Ti层与Ni层作为阻挡层在较低温度下发生失效,退火气氛对阻挡层的失效具有显著影响.这表明Au/Si体系中扩散阻挡层失效的机制并不是直接的固相反应.文章提出势垒模型来解释扩散阻挡层的失效机制.     

60%电光效率高功率激光二极管阵列

设计并制备了980 nm高量子效率和极低光损耗的激光二极管(LD)外延材料和器件.微通道封装1 cm激光二极管阵列在连续(CW)工作条件下最大电光效率达到60.0%,相应的斜率效率和输出光功率分别为1.1W /A和38.2 W.测试得到外延材料的内损耗系数和内量子效率分别为0.58 cm-1和91.6%.测试分析表明,器件电光效率的提高主要在于新型的InGaAs/GaAsP应变补偿量子阱和大光腔结构设计.