预应变InGaN/GaN多量子阱发光特性调控研究

为了减弱InGaN/GaN量子阱内的压电极化场,在蓝紫光InGaN/GaN多量子阱激光器结构中采用了预应变InGaN插入层,通过变温电致发光和高分辨X射线衍射测量研究了预应变插入层对量子阱晶体质量和发光特性的影响。实验结果显示,常温下有预应变层的量子阱电致发光谱积分强度显著提高。模拟计算进一步表明,预应变层对量子阱内压电极化场有调制效果,有利于量子阱中的应力弛豫,可以有效减弱量子限制斯塔克效应,有助于提高量子阱的发光效率。     

系统程序、操作系统

本会议录收入了1998年10月4日至8日在日本奈良市举行的第16届国际半导体激光器会议上的130多篇文章的摘要。内容主要涉及半导体激光器(包括基于氮化的、InGaN 多量子阱激光器,GaIn/GaN激光器,InGaP/InGaAlP 激光器,AlGaInP 大功率激光器等)及其在通信中的应用,4波混合技术,激光器材料和增益特性,长波长 DFB 激光器,高速调制技术,激光器新结构,中红外和远红外激光器,波分复用光源等。     

生长停顿改善MOCVD生长InGaN/GaN多量子阱的特性

利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)生长了InGaN/GaN多量子阱(MQWs)结构,研究了生长停顿对InGaN/GaN MQWs特性的影响.结果表明,采用生长停顿,可以改善MQWs界面质量,提高MQWs的光致发光(PL)与电致发光(EL)强度;但生长停顿的时间过长,阱的厚度会变薄,界面质量变差,不仅In组分变低,富In的发光中心减少,而且会引入杂质,致使EL强度下降.     

InGaN/GaN多量子阱电池的垒层结构优化及其光学特性调控

InGaN基量子阱作为太阳电池器件的有源区时,垒层厚度设计以及实际生长对其光学特性的影响极为重要.采用金属有机化学气相沉积(MOVCD)技术,在蓝宝石衬底上外延生长了垒层厚度较厚的InGaN/GaN多量子阱,使用高分辨X射线衍射和变温光致发光谱研究了垒层厚度对InGaN多量子阱太阳电池结构的界面质量、量子限制效应及其光学特性的影响.较厚垒层的InGaN/GaN多量子阱的周期重复性和界面品质较好,这可能与垒层较薄时对量子阱的生长影响有关.同时,厚垒层InGaN/GaN多量子阱的光致发光光谱峰位随温度升高呈现更为明显的“S”形(红移-蓝移-红移)变化,表现出更强的局域化程度和更高的内量子效率.     

GaN基多量子阱红外探测器研究进展（特邀）

多量子阱红外探测器是一种新型的利用子带跃迁机制的探测器件,具有非常高的设计自由度。GaN/Al(Ga)N量子阱由于大的导带带阶,超快的电子驰豫时间,超宽的红外透明区域以及高的声子能量,使得其成为继GaAs量子阱红外探测器之后又一潜在的探测材料结构。文中详细综述了国内外关于GaN基量子阱红外子带吸收及其探测器件的研究进展。首先介绍了量子阱红外探测器的工作原理及其选择定则,接着从极性GaN基多量子阱、非极性或半极性GaN基多量子阱以及纳米线结构GaN基多量子阱三个方面回顾当前GaN基多量子阱红外吸收的一些重要研究进展,包括了从近红外到远红外甚至太赫兹波段范围的各种突破。最后回顾了GaN基多量子阱红外探测器件的研究进展,包括其光电响应特性和高频响应特性,并对其未来的发展进行总结和展望。     

单量子阱激光器小信号频响特性模拟分析

量子阱激光器具有优良的性能 ,是宽带通信的重要光源。基于三层速率方程的量子阱激光器模型在明确引入了过渡态的概念后 ,对于量子阱中载流子的传输过程就有了更完整的描述。文中运用三层速率模型 ,对小信号调制下单量子阱激光器的频率响应进行模拟分析。与公开发表的文献资料比较 ,所设计的模型精度高 ,易于分析 ,有实用意义。     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品,进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量.PL测量结果表明,相对于带有蓝宝石衬底的样品,InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移,而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移;喇曼光谱的结果表明,激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1.这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放,但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化.XRD的结果证实了这一结论.     

基于三层速率方程的单量子阱激光器电路模型

量子阱激光器以其优良的性能,成为光通信领域的一种重要光源.在量子阱激光器模型中引入中间过渡态,能更完整地描述阱中载流子的输运过程.对基于三层速率方程的单量子阱激光器电路模型进行模拟分析,探讨了过渡态在载流子输运过程中的作用.其模型仿真的结果对器件设计及不同模型的选用具有十分重要的参考价值.     

InGaN/GaN 和 InGaN/AlGaN 多量子阱中应变对光致发光特性的影响

对蓝宝石衬底上的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构和经激光剥离去除衬底的InGaN/GaN和InGaN/AlGaN多量子阱结构薄膜样品，进行了光致发光谱、高分辨XRD和喇曼光谱测量. PL测量结果表明，相对于带有蓝宝石衬底的样品，InGaN/GaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生较小的蓝移，而InGaN/AlGaN多量子阱薄膜样品的PL谱峰值波长发生明显的红移；喇曼光谱的结果表明，激光剥离前后E2模的峰值从569.1减少到567.5cm-1. 这说明激光剥离去除衬底使得外延层整体的压应力得到部分释放，但InGaN/GaN与InGaN/AlGaN多量子阱结构中阱层InGaN的应力发生了不同的变化. XRD的结果证实了这一结论.     

多量子势垒电子阻挡层对UV LED 性能的影响

研究了不同厚度的多量子势垒电子阻挡层(MQB-EBLs)对InGaN UV LED的效率的影响。分析了影响不同厚度MQB-EBLs的LED光输出功率(LOP)的主要因素。实验表明,MQB-EBLs的量子阱层和势垒层厚度为分别为2 nm和3 nm时,387 nm UV LED的LOP可显著地提升到8.47 mW。     

多量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程分析

依据多量子阱垂直腔面发射半导体激光器（ＶＣＳＥＬＳ）的结构特点,并考虑到腔量子电动力学中自发辐射增强效应,建立了多量子阱ＶＣＳＥＬＳ的速率方程,并给出了其方程的严格解析解,在此基础之上,讨论了ＶＣＳＥＬＳ的稳态特性,并与普通开腔和三维封闭腔中的结果进行了比较,给出了Ｖ     

InGaN绿光LED中p型GaN层的优化设计

InGaN绿光LED的量子阱结构具有较高的In含量,InN与GaN之间较大的晶格失配度使得该结构的稳定性下降.由于量子阱结构生长完成之后的p型GaN的生长温度要远高于量子阱结构生长温度,因此,p型GaN的生长过程对多量子阱质量有重大影响.论文探讨了p型GaN的生长温度与厚度对绿光LED的材料结构及器件性能的影响.研究发现,p-GaN过高的生长温度和过大的厚度都能加剧多量子阱结构中In组分的波动,使得发光峰宽化,同时降低绿光量子阱的发光效率.论文据此提出了优化的p型GaN生长温度与厚度,探讨了量子阱保护层对InGaN绿光LED性能的影响,该结构有利于增强绿光LED发光波长的稳定性.     

多量子阱VCSELs阈值特性的分析

采用光增益与载流子浓度的对数关系,从理论上推导出量子阱垂直腔面发射半导体激光器的速率方程。比较了三维理想封闭腔与普通开腔中的特性曲线这将对于ＶＣＳＥＬｓ的理论研究和优化器件结构有所裨益。     

SLA端面增透膜设计的理论分析与计算

文章推导了多层平板波导结构的半导体激光放大器 (SLA)端面反射率的计算方法 ,为优化设计SLA端面增透膜参数提供了工具。对InGaAs/InGaAlAs多量子阱SLA端面增透膜参数进行了优化设计 ,并给出优化结果。     

Hole-well antimonide laser diodes on GaSb operating near 2.93 /spl mu/m

The operation of electrically-pumped type-II Sb-based laser diodes in which only the holes are quantum confined is reported. These laser structures were fabricated by molecular beam epitaxy on (001) GaSb substrates. In the multi-quantum well region, radiative recombinations originate from InGaSb hole wells embedded in InGaAsSb barriers lattice-matched to GaSb. Laser operation was demonstrated from such structures up to 243 K at 2.93 mum in the pulsed regime (200 ns, 5 kHz). A minimum threshold of about 12.8 kW/cm² combined with a T₀ around 70 K have been measured     

基于对数关系的多量子阱VCSELs阈值特性研究

采用光增益与载流子浓度的对数关系,考虑到非辐射复合的影响,从理论上推导出多量子阱垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)的速率方程。讨论了阈值电流密度、最佳阱数等与器件参数(腔长和端面反射率)之间的依赖关系。为改善VCSELs阈值特性和优化器件结构提供了理论依据。     

小垂直发散角大光腔980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器

通过采用经过优化的新型大光腔结构,脊形波导980nm单模InGaAs/GaAs/AlGaAs多量子阱半导体激光器在保持大功率光输出的同时获得了较小的垂直发散角.结果表明波导中的光功率密度可以降低,获得了大于400mW、斜率效率0.89W/A的输出光功率,垂直方向远场发散角也降低到23°.     

AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器的优化设计

采用一维传递矩阵法模拟计算了AlGaN/GaN/InGaN对称分别限制多量子阱激光器(发射波长为396.6nm)的波导特性.以光限制因子、阈值电流密度和功率效率作为优化参量,获得激光器的优化结构参数为:3周期量子阱In0.02Ga0.98N/In0.15Ga0.85N(10.5nm/3.5nm)作为有源层,90nm In0.1Ga0.9N为波导层,120周期Al0.25Ga0.75N/GaN(2.5nm/2.5nm)为限制层.