纳米压印制作半导体激光器的分布反馈光栅

分布反馈(DFB)光栅的制作是半导体激光器芯片的关键工艺,通过纳米压印技术在InP基片表面涂覆的光刻胶上压印出DFB光栅图形,并分别通过湿法腐蚀和干法刻蚀技术将光栅图形转移到InP基片上。所制作的DFB光栅周期为240nm(对应于1 550nm波长的DFB激光器),光栅中间具有λ/4相移结构。采用纳米压印技术制作的DFB光栅相对于通常双光束干涉法制作的光栅具有更好的均匀性以及更低的线条粗糙度,而且解决了双光束干涉法无法制作非均匀光栅的技术难题。相对于电子束直写光刻法,采用纳米压印技术制作DFB光栅具有快速与低成本的优势。采用纳米压印技术在InP基片上成功制作具有相移结构的DFB光栅,为进一步进行低成本高性能的半导体激光器芯片的制作奠定了良好基础。     

Excimer Laser Etching Process of CdTe Crystals for Formation of Deep Vertical Trenches

Deep isolation trenches with high aspect ratio were formed on CdTe crystals using the excimer laser etching technique. Vertical trenches 80-μm deep and 55-μm wide were formed in 5 min by irradiating a laser on the CdTe crystal through a contact-type metal mask in vacuum. Surface chemistry of the laser-irradiated CdTe crystal was examined by Auger electron spectroscopy (AES), scanning electron microscopy (SEM), and photoluminescence (PL) to determine the extent of laser-induced damage. It was found that the damaged layer remains confined to the thin surface layer in the submicron range, which could be easily removed by a light Br-methanol etch.     

湿法腐蚀和干法刻蚀工艺对850 nmVCSEL高速调制性能的影响

垂直腔面发射激光器(VCSEL)以其低功耗、低阈值电流、高调制速率和易制作二维阵列器件等特点,广泛应用于短距离光互连领域.湿法腐蚀和干法刻蚀作为高速VCSEL台面结构制备的两种工艺,影响VCSEL氧化层的大小.文章研究了氧化层面积对寄生电容的影响,并计算得到7 μm氧化孔径下采用干法刻蚀工艺的垂直腔面发射激光器,相比较湿法腐蚀工艺,氧化层电容由902.23 fF减小至581.32 fF,谐振腔电容由320.72 fF减小至206.65 fF.通过对采用湿法腐蚀和干法刻蚀工艺制备的GaAs量子阱结构高速VCSEL进行小信号调制响应测试,结果表明,7μm氧化孔径下干法刻蚀VCSEL小信号调制带宽提高至16.1 GHz.     

GaN基蓝紫光激光器的材料生长和器件研制

报道了国内首次研制成功的GaN基蓝紫光激光器的材料外延生长、器件工艺和特性.用MOCVD生长了高质量的GaN及其量子阱异质结材料,以及异质结分别限制量子阱激光器结构材料.GaN材料的X射线双晶衍射摇摆曲线(0002)对称衍射和(10(-1)2)斜对称衍射半宽分别为180″和185″;3μm厚GaN薄膜室温电子迁移率达到850cm2/(V·s).基于以上材料,分别成功研制了室温脉冲激射增益波导和脊型波导激光器,阈值电流密度分别为50和5kA/cm2,激光发射波长为405.9nm,脊型波导结构激光器输出光功率大于100mW.     

Material Growth and Device Fabrication of GaN-Based Blue-Violet Laser Diodes

Studies on first GaN-based blue-violet laser diodes(LDs) in China mainland are reported.High quality GaN materials as well as GaN-based quantum wells laser structures are grown by metal-organic chemical vapor deposition method.The X-ray double-crystal diffraction rocking curve measurements show the fullwidth half maximum of 180″ and 185″ for (0002) symmetric reflection and (10-12) skew reflection,respectively.A room temperature mobility of 850cm2/(V·s) is obtained for a 3μm thick GaN film.Gain guided and ridge geometry waveguide laser diodes are fabricated with cleaved facet mirrors at room temperature under pulse current injection.The lasing wavelength is 405.9nm.A threshold current density of 5kA/cm2 and an output light power over 100mW are obtained for ridge geometry waveguide laser diodes.     

激光深熔焊小孔型气孔的产生及其防治

小孔型气孔的产生是未穿透激光深熔焊的一个严重问题，它是由剧烈的小孔扰动所导致的，与传统冶金型气孔(H2或CO气孔等)的产生机制不同，采用传统冶金型气孔抑制措施无法有效消除该类气孔的产生。针对3～5 mm薄板的CO2激光深熔焊接，研究了脉冲调制对气孔的抑制效果及其机制。实验发现，脉冲频率低于50 Hz时，焊缝气孔随着频率的增加不断减少;当脉冲频率处于50～150 Hz的范围内，基本上可以消除小孔型气孔的产生。通过检测激光焊接过程中等离子体光辐射信号的波动可以反映小孔的稳定性，结果证明，合适频率下的脉冲调制激光焊接，由于有稳定小孔的作用，从而抑制了小孔型气孔的产生。     

考虑增益饱和及寄生参数的LD的模拟分析

基于包含增益饱和项的半导体激光器速率方程,分析了增益饱和因子和寄生参数对DFB激光器的动态特性的影响.建立了激光器用于数值计算的Simulink模型,对激光器的调制响应进行了数值分析;结合电子电路的特点,建立了一种考虑寄生参量的小信号等效电路模型,该模型将速率方程表征为由线性电路元件组成的电路模型;采用Matlab和PSpice两种软件模拟了该激光器的调制响应.结果表明张弛振荡频率和调制带宽随偏置电流的增加而增加,而增益饱和因子和寄生参数的存在使谐振频率衰减和带宽降低,同时也证明了所建模型的准确性和适用性.为改善DFB激光器的动态特性及优化设计器件结构参数提供了理论依据.     

980nm半导体激光器长期老化结果及失效分析

为了提高980nm半导体激光器的可靠性,采用氦离子注入形成腔面电流非注入区技术制作了4μm条宽的脊形波导激光器,并利用同一块外延片制作了常规工艺的4μm脊形波导激光器作为对比。经过长期老化实验得知:常规工艺器件在1500h前全部失效,而采取新技术的器件寿命超过了3000h。通过对器件的扫描电镜分析发现,腔面灾变性损伤、铟焊料的质量和腔面污染等因素对器件失效有直接影响。     

黑硅制备及应用进展

黑硅作为一种新型低反射率的硅材料,有良好的广谱吸收特性,在光电领域将有很好的应用前景.概括地介绍了黑硅的各种制备方法(飞秒激光扫描、化学腐蚀法和等离子体处理),以及黑硅在太阳能电池、光电二极管、场发射、太赫兹发射等领域的应用.     

Metropolis蒙特卡罗模拟湿法腐蚀算法研究及应用

探讨了Metropolis蒙特卡罗方法模拟硅微加工各向异性湿法腐蚀仿真算法.在台阶流动(step flow)模型上引入了腐蚀概率方程,确定了蒙特卡罗转移概率.通过对不同相位晶面(vicinal surface)在掩模下的腐蚀模拟对提出的方法进行了校验分析,解释了蒙特卡罗法处理复杂晶面的原理和过程.模拟测试中,仿真程序能正确地再现不同晶向腐蚀速率特性以及凸角腐蚀的结构形态,经过与目前报道的元胞自动机以及其他种类蒙特卡罗法比较分析,模型具有较高的仿真效率和结果精度.最后,该系统模拟一个实际的微加速度传感器设计中的凸角补偿问题,在震动岛块的掩模补偿设计中验证了模型的正确性.     

Metropolis蒙特卡罗模拟湿法腐蚀算法研究及应用

探讨了Metropolis蒙特卡罗方法模拟硅微加工各向异性湿法腐蚀仿真算法.在台阶流动(step flow)模型上引入了腐蚀概率方程,确定了蒙特卡罗转移概率.通过对不同相位晶面(vicinal surface)在掩模下的腐蚀模拟对提出的方法进行了校验分析,解释了蒙特卡罗法处理复杂晶面的原理和过程.模拟测试中,仿真程序能正确地再现不同晶向腐蚀速率特性以及凸角腐蚀的结构形态,经过与目前报道的元胞自动机以及其他种类蒙特卡罗法比较分析,模型具有较高的仿真效率和结果精度.最后,该系统模拟一个实际的微加速度传感器设计中的凸角补偿问题,在震动岛块的掩模补偿设计中验证了模型的正确性.     

一种用于激光二极管阵列快慢轴同时准直的新型准直器

利用光学软件ZEMAX优化设计并实际制作了一种可用于激光二极管阵列(LDA)快慢轴同时准直的新型准直器件,这种准直器利用三维精密调节系统对D型光纤的侧面进行刻蚀,在D型光纤的纵向上形成一个微型柱透镜阵列,其折射率与光纤折射率相同.利用这个微型柱透镜阵列对激光二极管阵列的慢轴进行准直,同时利用D型光纤横向上D型结构对激光二极管阵列的快轴进行准直.准直后的光束发散角为1.82 mrad×10.4 mrad,功率损失在10%以下.     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

激光技术在刚挠性HDI板的应用——微导通孔形成，图形成形，外型加工

概述了采用一个激光源能够加工刚性和挠性板的一种新型激光技术,PCB制造商可能采用最小的投资和提高生产率而进入HDI市场。     

一种基于TSV和激光刻蚀辅助互连的改进型CIS封装

提出了一种基于硅通孔(TSV)和激光刻蚀辅助互连的改进型CMOS图像传感器(CIS)圆片级封装方法.对CIS芯片电极背部引出的关键工艺,如锥形TSV形成、TSV绝缘隔离、重布线(RDL)等进行了研究.采用低温电感耦合等离子体增强型化学气相淀积(ICPECVD)的方法实现TSV内绝缘隔离;采用激光刻蚀开口和RDL方法实现CIS电极的背部引出;通过采用铝电极电镀镍层的方法解决了激光刻蚀工艺中聚合物溢出影响互连的问题,提高了互连可靠性.对锥形TSV刻蚀参数进行了优化.最终在4英寸(1英寸=2.54 cm)硅/玻璃键合圆片上实现了含有276个电极的CIS圆片级封装.电性能测试结果表明,CIS圆片级封装具有良好的互连导电性,两个相邻电极间平均电阻值约为7.6Ω.     

生化战剂激光侦检技术的发展概述

生化战剂在恐怖主义活动和非军事领域的非法使用对社会公共安全造成了严重的威胁。分析了基于米氏散射、瑞利散射、拉曼散射、吸收光谱和诱导荧光光谱信号的生化战剂激光侦察报警和快速检测技术的基本原理,说明了生化战剂激光侦检系统的关键技术,回顾了美、俄、德、法等国生化战剂激光侦检技术的发展情况。