1.31μm垂直腔面发射激光器材料生长及其物理特性

采用气态源分子束外延(GSMBE)技术在InP衬底上生长发光波长为1.31μm的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱和在GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs分布布拉格反射镜(DBR),并用直接键合技术将生长在InP基上的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱结构组装到GaAs衬底上生长的DBR结构上,对其微结构和发光等特性进行了比较系统的研究.发现500～620℃的高温键合过程和后续的剥离工艺不仅没有引起量子阱发光效率的降低,反而由于键合过程中的退火改进了晶体质量,大大提高了量子阱的发光强度,其中620℃退火处理后的光致发光强度是原生样品的3倍.     

1.31μm垂直腔面发射激光器材料生长及其物理特性

采用气态源分子束外延（GSMBE）技术在InP衬底上生长发光波长为131μm的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱和在GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs分布布拉格反射镜（DBR) ，并用直接键合技术将生长在InP基上的InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱结构组装到GaAs衬底上生长的DBR结构上，对其微结构和发光等特性进行了比较系统的研究.发现500～620℃的高温键合过程和后续的剥离工艺不仅没有引起量子阱发光效率的降低，反而由于键合过程中的退火改进了晶体质量，大大提高了量子阱的发光强度，其中620℃退火处理后的光致发光强度是原生样品的3倍.     

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.     

基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合

提出一种新的基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合技术.在360℃的退火温度下,获得了1.2MPa的键合强度.基于这种低温键合技术,可将外延生长在InP衬底上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱(MQW)键合并转移到GaAs衬底上.X射线衍射表明量子阱的结构未受键合过程的影响.光致发光谱分析表明键合后量子阱的晶体质量略有改善.电流电压特性的测试表明n-InP/n-InP的键合界面具有良好的导电特性;在n-InP/n-GaAs 的键合界面存在着电荷势垒,这主要是由于键合界面存在GaAs氧化物薄层所致.     

基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合

提出一种新的基于硫化物表面处理的InP/GaAs低温晶片键合技术．在360℃的退火温度下，获得了1.2MPa的键合强度．基于这种低温键合技术，可将外延生长在InP衬底上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱（MQW）键合并转移到GaAs衬底上．X射线衍射表明量子阱的结构未受键合过程的影响．光致发光谱分析表明键合后量子阱的晶体质量略有改善．电流电压特性的测试表明n-InP/n-InP的键合界面具有良好的导电特性；在n-InP/n-GaAs的键合界面存在着电荷势垒，这主要是由于键合界面存在GaAs氧化物薄层所致．     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料.实验测定了两种材料的(004)面、(224)面的倒空间衍射图,得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态.排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响,准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%,InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%,并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料.实验测定了两种材料的(004)面、(224)面的倒空间衍射图,得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态.排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响,准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%,InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%,并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料. 实验测定了两种材料的（004）面、(224）面的倒空间衍射图，得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态. 排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响，准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%, InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%，并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

InP材料直接键合技术

研究了InP/InP的直接键合技术,给出了详细的InP/InP键合样品的电特性随健合工艺条件变化的数据,在低于650℃的键合温度下实现了InP/InP大面积的均匀直接键合,获得了与单晶InP衬底相同的电特性和机械强度.在器件的键合实验中也获得了成功,在InGaAsP/InP多量子阱激光器结构的外延面上键合p-InP衬底后制作的激光器激射特性良好.     

基于硼酸溶液处理的GaAs/InP低温晶片键合技术

提出了一种基于硼酸溶液的GaAs/InP低温晶片键合技术,实现了GaAs/InP基材料间简单、无毒性的高质量、低温(290℃)晶片键合。GaAs/InP键合晶片解理截面的扫描电子显微镜(SEM)图显示,键合界面整齐,没有裂缝和气泡。通过键合过程,InP上的In0.53Ga0.47As/InP多量子阱结构转移到了GaAs基底上。X射线衍射及荧光谱显示,键合后的多量子阱晶体质量未变。二次离子质谱(SIMS)和Raman光谱图显示,GaAs/InP键合晶片的中间层厚度约为17 nm,界面处B元素有较高的浓度,键合晶片的中间层很薄,因此可以得到较好的电学、光学特性。     

氢离子注入法提高InAsP/InP应变多量子阱发光特性

采用气态源分子束外延系统生长了InAsP/InP应变多量子阱,研究了H 注入对量子阱光致发光谱的影响以及高温快速退火对离子注入后的量子阱发光谱的影响.发现采用较低H 注入能量(剂量)时,量子阱发光强度得到增强;随着H 注入能量(剂量)的增大,量子阱发光强度随之减小.H 注入过程中,部分隧穿H 会湮灭掉量子阱结构界面缺陷,同时H 也会对量子阱结构带来损伤,两者的竞争影响量子阱发光强度的变化.高温快速退火处理后,离子注入后的量子阱样品发光峰位在低温10K相对于未注入样品发生蓝移,蓝移量随着H 注入能量或剂量的增大而增加.退火过程中缺陷扩散以及缺陷扩散导致的阱层和垒层之间不同元素互混是量子阱发光峰位蓝移的原因.     

键合方法制备长波长面发射的实验和分析

通过疏水键合方法实现了InGaAsP/InP有源区与GaAs/AlAs DBR的单面和双面键合,并通过SEM,I-V曲线和反射谱、光致发光谱等手段研究了GaAs/InP键合界面的机械、光学和电学性质,良好的界面性质为使用键合技术制备长波长面发射激光器提供了可能性.     

键合方法制备长波长面发射的实验和分析

通过疏水键合方法实现了InGaAsP/InP有源区与GaAs/AlAs DBR的单面和双面键合,并通过SEM,I-V曲线和反射谱、光致发光谱等手段研究了GaAs/InP键合界面的机械、光学和电学性质,良好的界面性质为使用键合技术制备长波长面发射激光器提供了可能性.     

MOCVD生长1.06μm波段InGaAs/GaAs单量子阱材料的发光特性研究

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,在不同偏向角的GaAs衬底上生长了InGaAs/GaAs单量子阱外延结构。通过对样品室温光致发光(PL)谱测试结果的分析,讨论了衬底偏向角、量子阱层生长温度以及V/III比对外延片发光波长、发光强度及PL谱半峰全宽(FWHM)的影响。发现在相同生长条件下,对于InGaAs/GaAs应变量子阱结构,在GaAs(100)偏111A晶向较小偏向角的衬底上生长的样品PL谱发光强度较大,半峰全宽较窄;量子阱层低温生长的样品发光强度更强;增大量子阱层V/III比可以提高样品的发光强度,同时PL谱峰值波长出现红移。     

快速热退火对高应变InGaAs/Ga As量子阱的影响

用固态分子束外延技术生长了高应变In0.45Ga0.55As/GaAs量子阱材料. 研究了快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱材料光学性质的影响. 本文采用假设InGaAs/GaAs量子阱中的In-Ga原子扩散为误差函数扩散并解任意形状量子阱的薛定谔方程的方法，对不同退火温度下InGaAs/GaAs量子阱室温光致发光峰值波长拟合，得到了In原子在高应变InGaAs/GaAs量子阱中的扩散系数以及扩散激活能（0.88eV) .     

快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱的影响

用固态分子束外延技术生长了高应变In045Ga0.55 As/GaAs量子阱材料.研究了快速热退火对高应变InGaAs/GaAs量子阱材料光学性质的影响.本文采用假设InGaAs/GaAs量子阱中的In-Ga原子扩散为误差函数扩散并解任意形状量子阱的薛定谔方程的方法,对不同退火温度下InGaAs/GaAs量子阱室温光致发光峰值波长拟合,得到了In原子在高应变InGaAs/GaAs量子阱中的扩散系数以及扩散激活能(0.88eV).     

ICP刻蚀对InAsP/InP应变多量子阱的损伤

为了研究ICP刻蚀对InAsP/InP应变多量子阱的损伤情况,用气态源分子束外延技术生长了经特殊设计的InAsP/InP应变多量子阱结构.采用感应耦合等离子体对其进行刻蚀.通过测量刻蚀前、后量子阱结构的光致发光谱,确定了刻蚀75nm后样品损伤深度约为40nm,应用Rahman模型计算得到的理论损伤深度为43.5nm,两者符合得比较好.通过分析损伤产生的机理,认为产生损伤的主要原因是离子隧穿.     

ICP刻蚀对InAsP/InP应变多量子阱的损伤

为了研究ICP刻蚀对InAsP/InP应变多量子阱的损伤情况,用气态源分子束外延技术生长了经特殊设计的InAsP/InP应变多量子阱结构.采用感应耦合等离子体对其进行刻蚀.通过测量刻蚀前、后量子阱结构的光致发光谱,确定了刻蚀75nm后样品损伤深度约为40nm,应用Rahman模型计算得到的理论损伤深度为43.5nm,两者符合得比较好.通过分析损伤产生的机理,认为产生损伤的主要原因是离子隧穿.     

干法刻蚀对InAsP/InGaAsP应变多量子阱发光特性的影响

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长了具有不同阱宽的InAsP/InGaAsP应变多量子阱,并对干法刻蚀前、干法刻蚀及湿法腐蚀不同厚度覆盖层后的多量子阱光致发光(PL)谱进行了表征.测量发现干法刻蚀量子阱覆盖层一定厚度后量子阱光致发光强度得到了明显的增强.这与干法刻蚀后量子阱覆盖层表面粗糙度变化及量子阱内部微结构变化有关.