低压MOCVD外延生长InGaAsP／InP应变量子阱材料与器件应用

本文报道用低压有机金属化合物化学气相淀积（ＬＰ－ＭＯＣＶＤ）外延生长ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ应变量子阶材料，材料参数与外延条件的关系，量子阱器件的结构设计及其器件应用．用所生长的材料研制出宽接触阈值电流密度小于４００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值７～１２ｍＡ的１．３μｍ量子阱激光器和宽接触阈值电流密度小于６００Ａ／ｃｍ２（腔长４００μｍ），ＤＣ－ＰＢＨ结构阈值９～１５ｍＡ的１．５５μｍ量子阶激光器以及高功率１．３μｍ量子阱发光二极管和ＩｎＧａＡｓＰＩＮ光电探测器．     

MBE生长InGaAs／GaAs应变层单量子阱激光器结构材料的研究

采用ＶａｒｉａｎＧｅｎⅡＭＢＥ生长系统研究了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阶（ＳＳＱＷ）激光器结构材料。通过ＭＢＥ生长实验，探索了Ｉｎ＿ｘＧａ＿（１－ｘ）ｔＡｓ／ＧａＡｓＳＳＱＷ激光器发射波长（λ）与Ｉｎ组分（ｘ）和阱宽（Ｌ＿ｚ）的关系，并与理论计算作了比较，两者符合得很好。还研究了材料生长参数对器件性能的影响，主要包括：Ⅴ／Ⅲ束流比，量子阱结构的生长温度Ｔ＿ｇ（ＱＷ），生长速率和掺杂浓度对激光器波长、阈值电流密度、微分量子效率和器件串联电阻的影响。以此为基础，通过优化器件结构和ＭＢＥ生长条件，获得了性能优异的Ｉｎ＿（０．２）Ｇａ＿（０．８）Ａｓ／ＧａＡｓ应变层单量子阱激光器：其次长为９６３ｎｍ，阈值电流密度为１３５Ａ／ｃｍ￣２，微分量子效率为３５．１％。     

低阈值0．98μm无铝应变量子阱InGaAs／InGaAsP／InGaP激光器

本文首次报道了在ＧａＡｓ衬底上采用新的双层ＩｎＧａＡｓＰ限制层和ＩｎＧａＰ光限制层工艺制作无铝应变云子阱Ｉｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ激光器。得到的宽条激光器的阈值电流密度低至５８Ａ／ｃｍ２，就作者所知，对用ＭＯＣＶＤ生长的０．９８μｍ激光器来说，该阈值电流密度是已有报道的最低值。     

GaAs／GaAlAs中红外量子阱探测器和双色量子阱红外探测器

本文报道我们在国内率先研制的ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ中红外（３～５μｍ）量子阱探测器和双色量子阱红外探测器的制备和性能．ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ中红外量子阱探测器是光伏型，探测峰值波长为５．３μｍ，８５Ｋ下的５００Ｋ黑体探测率为３e９ｃｍ·Ｈｚ１／２／Ｗ，峰值探测率达到５×１０１１ｃｍ·Ｈｚ１／２／Ｗ，阻抗为５０ＭΩ．ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ双色量子阱红外探测器是偏压控制型的两端器件，在零偏压下该探测器仅在３～５μｍ波段有响应，响应峰值波长为５．３μｍ，８５Ｋ温度下５００Ｋ黑体探测率为３e９ｃｍ     

大面积1.54μm波长测距用InGaAs雪崩光电二极管

设计并研制成功适合人的眼睛安全测距应用的ＩｎＧａＡｓ雪崩光电二极管（ＡＰＤ）。器件直径为２００μｍ，工作在２１℃，１５４０ｎｍ波长时响应为０．６４Ａ／Ｗ，典型暗电流和噪声因子分别为３０ｎＡ和６．５。介绍了该器件的工作原理，设计和制作工艺。     

应变InGaAs／AlGaAs量子阱激光器的工作特性

人们对激射波长在０．９＜λ＜１．１μｍ的应变ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子阱（ＱＷ）激光器很感兴趣。主要应用有泵浦晶体或玻璃主体中的稀土离子（特别是掺Ｅｒ３＋光纤放大器的９８０ｎｍ泵浦），研制透明衬底的面发射激光器和增加倍频二极管激光器的可用波长范围。本文叙述了多种结构应变ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ单量于阱激光器的工作特性。     

台湾电信用光电器件的研究现状

本文介绍了台湾用一塌信的光电器件近期的开发两头及研究成果。其中包括高性能１．５５μｍ复耦合ＩｎＧａＡｓＰ－ＩｎＰ分布反馈和１．３μｍ无致冷ＡｌＩｎＧａＡｓ－ＩｎＰ激光器，半绝缘衬底的ＩｎＧａＡｓ－ＩｎＰｐ－ｉ－ｎ光探测器，０．９８μｍＩｎＧａＡｓ－ＧｓＡｓ－ＩｎＧａＰ泵浦激光器以及１２信道的激光器和探测阵列。     

GaInNAs/GaAs量子阱激光器的发展与未来

ＧａＩｎＮＡｓ是一种直接带隙半导体材料,在长彼长（１．３０和 １．５５μｍ）光通信系统 中具有广阔的应用前景．通过调节 Ｉｎ和 Ｎ的组分,既可获得应变 ＧａＩｎＮＡｓ外延材料,也可制 备ＧａＩｎＮＡｓ与ＧａＡｓ匹配的异质结构,其波长覆盖范围为０．９－Ｎ２．０μｍ．ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ 量子阱激光器的特征温度为 ２００ Ｋ,远大于现行 ＧａＩｎＮＡｓＰ／ＩｎＰ激光器的特征温度（Ｔ０＝５０ Ｋ）． ＧａＩｎＮＡｓ光电子器件的此优异特性,对于提高光纤通信系统的稳定性、可靠寿命具有特 别重要的意义．由于ＧａＩｎＮＡｓ和具有高反射率（高达９９％）ＡＩ（Ｇａ）Ａｓ／ＧａＡｓ的分布布拉格 反射镜（ＤＢＲ）可生长在同－ＧａＡｓ衬底上,因此它是长波长（１．３０和 １．５５ μｍ）垂直腔面 发射激光器（ＶＣＳＥＬ）的理想材料．垂直腔面发射激光器是光纤通信、互联网和光信号处理的 关键器件． ＧａＡｓ基的超高速集成电路（ＩＣ）已有相当成熟的工艺．如果 ＧａＩｎＮＡｓ－ＶＣＳＥＬ 与 ＧａＡｓ－ＩＣ相结合,将使光电集成电路（ＯＥＩＣ）开拓出崭新的局面．本文还报道我们课题 组研制高质量 ＧａＮＡｓ／ＧａＡｓ超晶格和大应变 ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子阱结构取     

InGaAs（P）分别限制应变单量子阱激光器的优化设计

针对较常用的ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）分别限制应变单量子阱激光器，给出了为得到最大净增益的优化设计参数。对于激射波长为１．５５μｍ的无应变激光器，最佳的光限制层波长为１．２４μｍ，厚度为１００ｎｍ。当阱材料引入压缩应变后．由于价带的有效状态密度减小，量子阱激光器的微分增益变大，阱深的增大对增大线性增益的效果更加明显．所以最佳光限制层的波长将变短，为１．２０μｍ     

高灵敏度低暗电流GaAs量子阱红外探测器

本文报道我们研制的高灵敏度、低暗电流的ＧａＡｓ量子阱长波长红外探测器的制备和性能．探测器具有５０个ＧａＡｓ量子阱和Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ａｓ势垒，器件制成直径为３２０μｍ的台面型式单管．探测器的主要性能──响应率和探测率与偏置电流和工作温度关系很大．通过材料结构的精心设计和器件工艺的改进使探测器的性能进一步提高：探测峰值波长为９．２μｍ，工作温度为７７Ｋ时，峰值电压响应率为９．７e５Ｖ／Ｗ，峰值探测率超过１e１１ｃｍ·／Ｈｚ／Ｗ，暗电流小于０．１μＡ．     

GaInNAs／GaAs量子阱激光器的发展与未来

ＧｓＩｎＮＡｓ是一种直接带隙半导体材料,在长波长（１．３０和１．５５μｍ）光通信系统中具有广阔的应用前景。通过调节Ｉｎ和Ｎ的组分,既可获得应变ＧａＩｎＮＡｓ外延材料,也可制备ＧａＩｎＮＡｓ与ＧａＡｓ匹配的异质结构,其波长覆盖范围为０．９￣２．０μｍ．ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ量子阱激光器的特征温度为２００Ｋ,远大于现行ＧａＩｎＮＡｓＰ／ＩｎＰ激光器的特征温度（Ｔ０＝５０Ｋ）。ＧａＩｎＮＡｓ光电子器件     

我量子点激光器研究获突破

我国科学家在Ｉｎ（Ｇａ）Ａｓ自组织量子点激光器研究中获得突破。目前已经获得室温下ＰＬ峰值在１．３μｍ的量子点材料,朝１．３μｍ激光器迈出了一大步。Ｉｎ（Ｇａ）Ａｓ／ＧａＡｓ量子点体系因其独特、优越的光电性质,成为替代目前ＩｎＰ基材料、制备光纤通讯用１、３μｍ长波激光器的热门材料之一,迄今已有美国德克萨斯大学、日本ＮＥＣ实验室、日本富士通实验室,及德国ＰＤＩ研究所和俄罗斯约飞研究所联合小组等几个研究小组成功制备了室温激射波长在１．３μｍ的量子点激光器。中国科学院半导体所是国内率先开展自组织量子点激…     

浅离子注入InGaAs/InGaAsP SL-MQW激光器的混合蓝移效应

利用３００ｋｅＶ的Ｐ＋离子对ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ应变层多量子阱（ＭＱＷ）激光器外延结构实施浅注入,经Ｈ２／Ｎ２混合气氛下的快速退火,结构的光致发光（ＰＬ）峰值波长蓝移了７６ｎｍ,所作宽接触激光器的激射波长蓝移了７７．９ｎｍ．发现具有应变结构的ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ,在较低的诱导因素作用下即可产生较大的量子阱混合（ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ）效应     

掺铒光纤放大器泵浦源用980nm量子阱激光器

我们利用分子束外延（ＭＢＥ）方法研制出了高质量的ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡＩＧａＡｓ应变量子阱激光器外延材料，其最低的阈值电流密度可达到１４０Ａ／ｃｍ２，激发波长在９８０ｕｒｎ左右．通过脊型波导结构的制备，获得了高性能的适合于掺铒光纤放大器用的９８０ｕｒｎ量子阱激光器泵浦源，其典型的阈值电流和外微分量子效率分别为１５ｍＡ和０．８ｍＷ／ｍＡ，基横模的输出功率大于８０ｍＷ，器件在５０℃，８０ｍｗ的恒功率老化实验表明，器件具有较好的可靠性．通过与掺铒光纤的耦合，其组合件出纤功率可达６０ｍＷ以上．     

用于泵浦固态激光器的激光二极管新材料

本文回顾了用于泵浦固态激光器的Ⅲ－Ｖ族半导体激光二极管材料的最新进展。所讨论的激光二极管材料均是在ＧａＡｓ衬底上生长的。其中重点讨论了激射波长在０．８７至１．１μｍ这一新波段的ＣＷ输出高功率的应变层ＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ激光二极管的性能和可靠性；提高了抗退化能力的波长为０．７８至０．８７μｍ的应变层ＡｌＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ和晶格匹配的ＧａＩｎＡｓＰ－ＧａＩｎＰ材料系统的激光二极管，以及改进了性能的ＧａＩｎＰ－ＡｌＧａＩｎＰ材料系统的可见光激光二极管．     

MBE生长温度对InGaAs／GaAs应变单量子阱激光器性能的影响

采用分子束外延（ＭＢＥ）技术，研制生长了ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变单量子阱激光器材料，并研究了生长温度及界面停顿生长对激光器性能的影响。结果表明，较高的ＩｎＧａＡｓ生长温度和尽可能短的生长停顿时间，将有利于降低激光器的阈值电流。所外延的激光器材料在２５０μｍ×５００μｍ宽接触、脉冲工作方式下测量的阈电流密度的典型值为１６０ｍＡ／ｃｍ２。用湿法腐蚀制作的４μｍ条宽的脊型波导激光器，阈值电流为１６ｎＡ，外微分量子效率为０４ｍＷ／ｍＡ，激射波长为９７６±２ｎｍ，线性输出功率为１００ｍＷ。     

InGaAs／InGaAsP分别限制应变量子阱激光器的研制及其特性研究

报道了利用ＬＰ－ＭＯＶＰＥ技术生长高质量的ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ分别限制应变量子阱激光器结构材料、激光器制作和结果．宽而激光器实现了室温脉冲受激发射．激射波长为１．４９μｍ，在腔长为２０００μｍ时，最低阈值电流密度为０．３０ｋＡｃｍ－２．最大脉冲光输出峰值功率达５００ｍＷ以上．同时，从理论和实验上研究了阙值电流及阙值电流密度随激光器腔长的变化关系，并与ＬＰ－ＭＯＶＰＥ生长制作的宽面双异质结构激光器进行了比较．     

量子阱无序的窗口结构InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

对ＳｉＯ２薄膜在快速热退火条件下引起的空位诱导ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ应变量子阱无序和ＳｒＦ２薄膜抑制其量子阱无序的方法进行了实验研究。并将这两种技术的结合（称为选择区域量子阱无序技术）应用于脊形波导ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ应变量子阱激光器，研制出具有无吸收镜面的窗口结构脊形波导量子阱激光器。该结构３μｍ条宽激光器的最大输出功率为３４０ｍＷ，和没有窗口的同样结构的量子阱激光器相比，最大输出功率提高了３６％。在１００ｍＷ输出功率下，发射光谱中心波长为９７８ｎｍ，光谱半宽为１．２ｎｍ。平行和垂直方向远场发散角分别为７．２°和３０°     

InAsP/InGaAsP量子阱的子带跃迁计算

采用有效质量框架下一维有限深单阱的Ｋｒｏｎｉｇ － Ｐｅｎｅｙ 模型对ＩｎＡｓｙＰ１ － ｙ／Ｉｎ１ － ｘＧａｘＡｓｙＰ１ － ｙ 量子阱结构的跃迁波长与组分及阱宽间的关系进行了计算,并采用能量平衡模型计算了此材料体系的生长临界厚度。计算结果表明,ＩｎＡｓｙＰ１ － ｙ／Ｉｎ１ － ｘ ＧａｘＡｓｙＰ１ － ｙ 是制作１ ．３ μｍ 或１ ．５５ μｍ 波长量子阱激光器的良好材料体系,此材料体系在２ ～３ μｍ 的中红外波段也有很大潜力。采用ｙ 约为０ ．４ 的组分和约１ ．３ ％ 的压应变可以满足１ ．３ μｍ 波长激光器的要求, 而ｙ 约为０ ．５５ 的组分和约１ ．８ ％ 的压应变可以满足１ ．５５ μｍ 波长激光器的要求。     

2 μm波段InGaAsSb/AlGaAsSb宽条多量子阱激光器

报道了用ＭＢＥ生长的ＩｎＧａＡｓＳｂ／ＡｌＧａＡｓＳｂ多量子阱材料做成的宽条激光二极管的性能。室温下以脉冲方式工作，实现了８３ｍＷ的峰值功率输出，阈值电流为２５０ｍＡ，典型峰值波长为２．００μｍ左右。