InGaAsP量子阱激光器结构与阈值电流密度的关系

计入俄歇复合过程的影响,从理论上研究了InGaAsP多量子阱激光器的阈值电流密度。在评述辐射和俄歇过程中考虑了二维载流子在量子化次能带间的所有可能跃迁。俄歇复合电流强烈地依赖于量子阱结构,这样就需要对量子阱激光器的结构进行精心的设计。此外,还阐述了能获得最低阈值电流密度的InGaAsP多量子阱激光器的结构设计程序。     

俄歇复合对应变量子阱激光器阈值电流的影响

通过考虑不同因素对压应变和张应变量子阱激光器阈值电流和特征温度的影响,得到了俄歇复合和非俄歇复合对阈值电流起主要作用的转变温度Tc,小于Tc时,主要是非俄歇复合;大于Tc时,主要是俄歇复合,而且张应变量子阱激光器转变温度要比压应变量子阱激光器的转变温度要高;张应变量子阱激光器与压应变量子阱激光器相比,阈值电流更低,特征温度更高。     

高功率980nm非对称宽波导半导体激光器设计

设计了980nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器,并在结构中插入电流阻挡层,有效地阻止载流子的泄露。用LASTIP软件对980nm非对称宽波导量子阱激光器进行理论模拟,与传统的980nm对称宽波导量子阱激光器相比,非对称宽波导量子阱激光器波导和量子阱之间有更小的能带差,非对称宽波导结构具有更低的阈值电流,更高的斜效率以及更低的阻抗,所以带有电流阻挡层的980nm非对称宽波导InGaAs/InGaAsP量子阱激光器有更高的光电转换效率和输出功率。     

GaAs/AlGaAs环形激光器的量子阱结构优化

为了研究量子阱结构对半导体环形激光器阈值电流的影响,从F-P腔激光器的振荡条件出发,分析了半导体环形激光器的阈值电流密度与量子阱结构参量的函数关系,并推导出最佳量子阱数的表达式。利用器件仿真软件ATLAS建立环形激光器的等效模型,仿真、分析了不同工作温度下,量子阱数、阱厚及势垒厚度对阈值电流的影响。结果表明,阈值电流随量子阱数和阱厚的增加先减小后增大,存在一组最佳值;在确定合适的量子阱数和阱厚后,相对较窄的势垒厚度有助于进一步降低阈值电流;采用GaAs/AlGaAs材料体系和器件结构,其最佳量子阱结构参量为M=3,dw=20nm及db=10nm。     

观测InGaAsP激光器的俄歇复合及载流子泄漏

俄歇复合和载流子泄漏已作为InGaAsP激光器和LED_s的温度灵敏性高和内量子效率低的原因而被提出。本文发表了通过测量载流子寿命和自发辐射率而获得辐射和俄歇复合率以及泄漏电流。发现俄歇复合率和泄漏电流强烈地依赖于掺杂程度。使用的器件是1.3μm InGaAsP双异质结激光器,其氧化物隔离接触条100μm,有源     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜(DBR)构成的垂直腔面发射激光器(VCSEL).采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜（DBR）构成的垂直腔面发射激光器（VCSEL) . 采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

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)     

低偏置电流下大功率半导体激光器低频电噪声特性

测量了大功率InGaAsP/GaAs量子阱半导体激光器在五十分之一阈值电流下的电压低频噪声功率谱密度.实验结果显示,激光器的低频电噪声呈现1/f噪声,在不同的偏置电流范围内,1/f噪声幅度随电流的变化关系不同,整体上随偏置电流的增大而减小,实验中并未发现g-r噪声.结合低偏置电流时激光器动态电阻的大小,给出了1/f噪声的模型,分析了在低偏置电流下的1/f噪声主要来自有源区和漏电电阻,其幅度的大小及其随偏置电流的变化趋势与激光器的可靠性有密切的关系.     

GaAsSb/GaAs量子阱激光器结构的发光研究

研究了GaAsSb/GaAs应变量子阱及应变补偿量子阱激光器结构的光致发光和电注入发光.结果表明,分子束外延生长温度的改变使量子阱发光性能发生系统性变化,证明生长温度对量子阱中锑的组分和界面质量具有重要影响. 同时,低温光致发光峰的波长随激发功率密度增大发生明显蓝移,具有Ⅱ类量子阱的特点. 应变补偿量子阱激光器在波长为1.3μm附近激射,阈值电流密度约为1.8kA/cm2.     

半导体激光器、集成光学激光器

0319657大功率 InGaAsP/InGaP/GaAs 激光器特性研究[刊]/李忠辉//固体电子学研究与进展.—2003,23(1).—11～13(D)介绍了无铝激光器的优点;利用 LP-MOVPE 生长了 InGaAsP/InGaP/GaAs 分别限制异质结构单量子阱(SCH—SQW)结构,讨论了激光器的腔长对特征温     

用简化的单晶生长工艺制造半导体激光器

日本索尼公司发展用单晶生长工艺制造840nm AlGaAs/GaAs半导体激光器,在室温下,阈值电流为0.88mA,是多层量子阱结构。在有源区中,多量子阱有6nm厚度的GaAs层。     

用选择混合InGaAsP-InGaAsP量子阱技术研制的两段波长可调谐分布布拉格反射激光器

采用选择混合InGaAsP InGaAsP量子阱技术,研制出单脊波导结构的两段可调谐分布布拉格反射(DBR)激光器.激光器的阈值电流为51mA ,可调谐范围为4 6nm ,边模抑制比(SMSR)为40dB .     

用选择混合InGaAsP-InGaAsP量子阱技术研制的两段波长可调谐分布布拉格反射激光器

采用选择混合InGaAsP InGaAsP量子阱技术 ,研制出单脊波导结构的两段可调谐分布布拉格反射 (DBR)激光器 .激光器的阈值电流为 51mA ,可调谐范围为 4 6nm ,边模抑制比 (SMSR)为 40dB .     

1.31μm InGaAsP/InGaAlAs TM偏振高速激光器的优化设计

报道了一种以InGaAsP(阱)/InGaAlAs(垒)量子阱为有源区的1.31μmTM偏振高速激光器。以1%张应变的In_(0.49)Ga_(0.51)As_(0.79)P_(0.21)作为阱层,0.5%压应变的InGaAlAs作为垒层,计算了由不同势垒带隙(1.309、1.232、1.177、1.136、1.040 eV)构成的五种多量子阱的发光特性,和由其构成的激光器的器件特性。数值模拟分析表明,采用适度小的势垒带隙,既能将载流子有效限制在有源区,又可以得到载流子在量子阱间的均匀分布,从而改善量子阱的发光特性和激光器的性能参数。该仿真对研制低阈值电流、高特征温度和大调制带宽的InGaAsP/InGaAlAs应变补偿量子阱激光器具有指导意义。     

分子束外延生长多量子阱激光器的实验研究

本文报道了GaAlAs/GaAs多量子阱激光器的实验结果。采用Zn扩散平面条形结构的6μm宽单条激光器,获得了线性输出功率大于100mW的良好结果,其阈值电流密度为2000A/cm~2,室温下特征温度大于400K。     

分子束外延生长高应变单量子阱激光器

采用分子束外延方法研究了高应变InGaAs/GaAs量子阱的生长技术.将InGaAs/GaAs量子阱的室温光致发光波长拓展至1160nm,其光致发光峰半峰宽只有22meV.研制出1120nm室温连续工作的InGaAs/GaAs单量子阱激光器.对于100μm条宽和800μm腔长的激光器,最大线性输出功率达到200mW,斜率效率达到0.84mW/mA,最低阈值电流密度为450A/cm2,特征温度达到90K.     

具有高特征温度的808 nm大功率半导体激光器

研制出利用液相外延方法生长808 nm InGaAsP/GaAs分别限制单量子阱激光器,其室温连续输出功率达到4 W,室温工作的特征温度达到218 K.     

多量子阱半导体激光器的瞬态响应特性分析

根据光增益与载流子密度的对数关系,在受激发射速率中分别引入了增益饱和项和载流子复合项,通过适应于多量子阱激光器的速率方程,从理论上证明了短腔结构存在与阈值电流最小值对应的最佳阱数。给出了多量子阱激光器的瞬态呼应特性的直接仿真结果及相图,分析了注入电流、阱数和腔长对其激射阈值、开关延误时间、弛豫振荡频率和光输出等能量的影响。     

量子阱激光器的阈值电流与腔长关系

一般激光器的阈值电流会随着腔长增加而增大,但是最近发现单量子阱激光器的阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。造成这样现象的原因是由于激光器有源区不掺杂和采用了线形渐变折射率导引机制的量子阱激光器结构,这样可以有效的减少载流子泄漏和非辐射复合,因此激光器内损耗很小,阈值增益主要由腔面损耗决定,致使阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定。