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．     

InGaAsP及其量子阱结构的LP－MOCVD

报道了用低压金属有机化学汽相淀积（ＬＰ－ＭＯＣＶＤ）技术在（１００）ＩｎＰ衬底上生长ＩｎＧａＡｓＰ体材料及ＩｎＧａＡｓＰ（１．３μｍ）／ＩｎＧａＡｓＰ（１．６μｍ）量子阱结构的生长条件和实验结果。比较了５５０℃和５８０℃两个生长温度下Ｉｎ１－ｘＧａｘＡｓｙＰ１－ｙ体材料及相应量子阱结构的特性，表明在５８０℃生长条件下，晶体具有更好的质量和特性。     

两次MOVPE生长的大功率InGaAs－GaAs－InGaP掩埋异质结应变量子阱激光器

本文给出了带有Ｉｎ０．４９Ｇａ０．５１ｉ包层的ＩｎＧａＡｓ－ＧａＡｓ应变量子阱激光器实验结果。镀有ＡＲ－ＨＲ膜、并有ｐ－ｎＩｎＧａＰ电流阻挡结的掩埋异质结激光器，在连续波（ＣＷ）和室温（ＲＴ）下，给出３．１ｍＡ的低阈值电流和９５ｍＷ的高功率输出。这是首次以两次ＭＯＶＰＥ方法生长制作的ＩｎＧａＡｓ－ＧａＡｓ－ＩｎＧａＰ掩埋异质结激光器。     

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。     

Ⅲ族锢源对LP－MOVPE方法生长In_（1－x）Ga_xAs材料的影响

本文报道了利用低压金属有机物汽相外延（ＬＰ－ＭＯＶＰＥ）技术，在（００１）ＩｎＰ衬底上生长Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ体材料及Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ／ＩｎＰ量子阶结构材料的结果．对于ＴＭＧ／ＴＥＩｎ源，Ｉｎ_（１－ｘ）Ｇａ_ｘＡｓ材料的非故意掺杂载流子依匿为７．２×１０１６ｃｍ－３，最窄光致发光峰值半宽为１８．９ｍｅＶ，转靶Ｘ光衍射仪对量子阶结构材料测到±２级卫星峰；而对于ＴＭＧ／ＴＭＩｎ源，非故意掺杂载流于浓度为３．１×１０￣１５ｃｍ￣（－３），最窄光致发光峰值半宽为８．９ｍｅＶ，转靶Ｘ光衍射仪对量子阶     

AlGaAs／InGaAs功率PHEMT用异质材料的计算机优化与器件实验结果

借助一新的工艺模拟与异质器件模型用ＣＡＤ软件──ＰＯＳＥＳ（Ｐｏｉｓｓｏｎ－ＳｃｈｒｏｅｄｉｎｇｅｒＥｑｕａｔｉｏｎＳｏｌｖｅｒ），对以ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ异质结为基础的多种功率ＰＨＥＭＴ异质层结构系统（传统、单层与双层平面掺杂）进行了模拟与比较，确定出优化的双平面掺杂ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ功率ＰＨＥＭＴ异质结构参数，并结合器件几何结构参数的设定进行器件直流与微波特性的计算，用于指导材料生长与器件制造。采用常规的ＨＥＭＴ工艺进行ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ功率ＰＨＥＭＴ的实验研制。对栅长０．８μｍ、总栅宽１．６ｍｍ单胞器件的初步测试结果为：ＩＤｓｓ２５０～４５０ｍＡ／ｍｍ；ｇｍ０２５０～３２０ｍＳ／ｍｍ；Ｖｐ－２．０－２．５Ｖ；ＢＶＤＳ５～１２Ｖ。７ＧＨｚ下可获得最大１．６２Ｗ（功率密度１．０Ｗ／ｍｍ）的功率输出；最大功率附加效率（ＰＡＥ）达４７％。     

用LPE研制的室温连续工作的1．48μm单量子阱激光器

利用液相外延（ＬＰＥ）技术研制出室温连续工作的ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ分别限制单量子阶（ＳＣＨ－ＳＱＷ）双沟平面掩埋（ＤＣ－ＰＢＨ）激光器。室温下，腔面未镀膜的激光器最低阈值电流为２３ｍＡ（激光器腔长为２００μｍ，ＣＷ，１３℃）。激射波长为１．４８μｍ，最高输出功率达１８．８ｍＷ（Ｌ＝２００μｍ．ＣＷ，１８℃）。脉冲输出峰值功率大于５０ｍＷ（脉冲宽度１μｓ、频率１ｋＨｚ），未见功率饱和。量子阱的阱宽为２０ｎｍ［１］．     

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     

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。     

低阈值1.3μmMQW激光器

利用叔丁砷化氢（ＴＢＡ）和叔丁磷化氢（ＴＢＰ）的ＭＯＶＰＥ已制成低阈值１．３μｍ的ＩｎＧａＡｓＰ多量子阱（ＭＱＷ）激光器。实验证明：与用常规的氢化物ＨｓＨ３和ＰＨ３生长的四元ＩｎＧａＡｓＰ材料相比，用ＴＢＡ和ＴＢＰ进行的四元材料生长可改善Ｖ族组分的可控性。从而使２英寸的ＩｎＧａＡｓＰ ＭＱＷ晶片的光致发光（ＰＬ）波长具有极好的均匀性，其标准偏差仅２．６ｎｍ，４．２Ｋ时，ＰＬ的最大半值全宽（ＦＷＨＭ     

大功率InGaAsP/InGaP/GaAs激光器特性研究

介绍了无铝激光器的优点 ;利用 LP-MOVPE生长了 In Ga As P/In Ga P/Ga As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度的影响。对于条宽 1 0 0 μm、腔长 1 mm腔面未镀膜的激光器 ,连续输出光功率为 1 .2 W,阈值电流密度为 41 0 A/cm2 ,外微分量子效率为 62 % ,并进行了可靠性实验。     

1.78 μm应变InGaAs-InGaAsP-InP分布反馈量子阱激光器

采用低金属有机汽相外延(LP-MOVPE)生长大应变InGaAs/InGaAsP做有源区,研制了激射波长为1.78μm的脊波导分布反馈(DFB)激光器,对于解理腔长为900μm的激光器,室温时其激射的阈值电流为33mA,最大单面光输出功率/和单面外微分量子效率分别为8mW和7％;此外,激射光谱边模抑制比(SMSR)为27.5dB。     

Room-temperature 2.81-/spl mu/m continuous-wave operation of GaInAsSb-AlGaAsSb laser

GaInAsSb-AlGaAsSb multiple quantum-well (QW) lasers with an emission wavelength of 2.81 /spl mu/m are reported. The ridge waveguide lasers with highly strained QWs show continuous-wave laser emission up to 25/spl deg/C; in pulsed mode, the lasers operate up to 60/spl deg/C. For pulsed operation, a threshold current density of 360 A/cm/sup 2/ is found for devices with 30-/spl mu/m stripe width and 2-mm cavity length at room temperature. A low threshold current density at infinite length of 248 A/cm/sup 2/ is derived.     

大功率及高转换效率2.1μm GaInSb/AlGaAsSb量子阱激光器

报道了激射波长为2.1 m 的GaInSb/AlGaAsSb双量子阱激光器。通过优化外延结构设计和欧姆接触,无镀膜的宽条激光器达到了9.8%的峰值功率转换效率,这比原来的值提高了1.5倍,室温下得到了615 mW的连续激射功率输出和1.5 W的脉冲激射功率输出。这些激光器的阈值电流密度低至126 A/cm2,斜率效率高达0.3 W/A。通过测试不同腔长的激光器,测得内损耗和内量子效率分别为6 cm-1和75.5%,均比原有器件有很大提升。激光器在连续工作3 000 h后,功率没有明显下降。     

大功率体光栅外腔半导体激光器的输出特性

宽条形大功率半导体激光器(LD)存在光谱温漂系数大、光谱宽度宽的缺点,为了改善宽条形大功率半导体激光器的光谱特性,采用一种体光栅(VBG)离轴外腔方法实现了宽条形大功率半导体激光器光谱特性的明显改善和高效率工作.宽条形半导体激光器的外腔结构主要包括激光器输出光束的快、慢轴准直光学透镜和离轴放置的体光栅.宽条形半导体激光器的激射条宽为100μm,当激光器工作电流为4.0 A时,外腔激光器的输出功率高达3.4 W,斜率效率为1.0 W/A,光谱宽度由自由出射条件下的2~3 nm减少为0.2 nm,峰值波长的温漂系数小于0.015 nm/℃.     

High-T/sub 0/ strain-compensated InGaAsSb-AlGaAsSb quantum-well lasers emitting at 2.43 /spl mu/m

Strain-compensated InGaAsSb-AlGaAsSb quantum-well (QW) lasers emitting near 2.5 /spl mu/m have been grown by solid-source molecular beam epitaxy. The relatively high arsenic composition causing a tensile strain in the Al/sub 0.25/GaAs/sub 0.08/Sb barriers lowers the valence band edge and the hole energy level, leading to an increased hole confinement and improved laser performance. A 60% external differential efficiency in pulsed mode was achieved for 1000-/spl mu/m-long lasers emitting at 2.43 /spl mu/m. A characteristic temperature T/sub 0/ as high as 163 K and a lasing-wavelength temperature dependence of 1.02 nm//spl deg/C were obtained at room temperature. For 2000 /spl times/ 200 /spl mu/m/sup 2/ broad-area three-QW lasers without lateral current confinement, a low pulsed threshold of 275 A/cm/sup 2/ was measured.     

850 nm有源区无铝高功率SCH-SQW激光器

设计并制作了条宽 10 0 μm ,腔长 1mm的有源区无铝高功率SCH SQW激光器 ,室温连续输出功率达 1W ,阈值电流密度为 46 0A/cm2 ,外微分量子效率为 0 6 8W/A ,激射波长为 849nm(腔面未镀膜 )。     

Very-low-threshold 2.4-/spl mu/m GaInAsSb-AlGaAsSb laser diodes operating at room temperature in the continuous-wave regime

A GaInAsSb-AlGaAsSb large optical cavity triple-quantum-well structure was grown by molecular-beam epitaxy. Shallow mesa ridge-waveguide lasers with stripe width of 100 /spl mu/m were fabricated and tested. An internal losses coefficient as low as 4 cm/sup -1/ and a high internal quantum efficiency of 70% were obtained. In the pulsed regime at room temperature, the extrapolated threshold current densities for infinite cavity length is 78 A/cm/sup 2/. The threshold current density per quantum well is as low as 34 A/cm/sup 2/ for a 3-mm-long cavity.     

1.3-/spl mu/m Vertical-cavity surface-emitting lasers with double-bonded GaAs-AlAs Bragg mirrors

We demonstrate, for the first time, double-bonded AlGaInAs strain-compensated quantum-well 1.3-/spl mu/m vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs). GaAs-AlAs Bragg mirrors were wafer-bonded on both sides of a cavity containing the AlGaInAs strain-compensated multiple-quantum-well active layers sandwiched by two InP layers. The lasers have operated under pulsed conditions at room temperature. A record low pulsed threshold current density of 4.2 kA/cm/sup 2/ and a highest maximum light output power greater than 4.6 mW have been achieved. The maximum threshold current characteristic temperature T/sub 0/ of 132 K is the best for any long wavelength VCSELs. The laser operated in a single-longitudinal mode, with a side-mode suppression ratio of more than 40 dB, which is the best results for 1.3-/spl mu/m VCSELs.