分子束外延生长高应变单量子阱激光器

采用分子束外延方法研究了高应变InGaAs/GaAs量子阱的生长技术.将InGaAs/GaAs量子阱的室温光致发光波长拓展至1160nm,其光致发光峰半峰宽只有22meV.研制出1120nm室温连续工作的InGaAs/GaAs单量子阱激光器.对于100μm条宽和800μm腔长的激光器,最大线性输出功率达到200mW,斜率效率达到0.84mW/mA,最低阈值电流密度为450A/cm2,特征温度达到90K.     

MOCVD生长1．06μm InGaAs／GaAs量子阱LDs

用低压MOCVD生长应变InGaAs/GaAs量子阱,采用中断生长、应变缓冲层(SBL)、改变生长速度和调节Ⅴ/Ⅲ等方法改善InGaAs/GaAs量子阱的光致发光(PL)质量。PL结果表明,10s生长中断结合适当的SBL生长的量子阱PL谱较好。该量子阱应用于1.06μm激光器的制备,未镀膜的宽条激光器(100μm×1000μm)有低阈值电流密度(110A/cm2)和高的斜率效率(0.256W/A,per.facet)。     

低阈值电流密度INGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器

利用分子束外延技术，生长了极低阈值电流密度、低内损耗、高量子效率的InGaAs／GaAs／AlGaAs应变量子阱激光器．在腔长900μm时，80μm宽接触激光器阈值电流密度是125A／cm2，在腔长为2000μm时是113A／cm2，这样低的阈值电流密度是目前国内报道的最低值．激光器的内损耗和内量子效率分别是2cm－1和84％．     

InGaAs／AlGaAs单量子阱激光器低阈值激射

研制了InGaAs/AlGaAs SQW激光器,对其工作特性如阈值电流密度、激射波长、特征温度、远场分布等进行了研究. 用MOCVD方法生长制备了InGaAs/AlGaAs分别限制单量子阱结构材料,得出其各层组分和能带分布.首先在GaAs衬底上生长GaAs缓冲层和AlGaAs波导层,然后生长窄能带的AlGaAs量子阱势垒层,再继续生长InGaAs量子阱有源区.其后继续生长AlGaAs势垒层、高Al组分AlGaAs波导层和GaAs高掺杂欧姆接触层.我们发现在低温范围里(160 K～220 K)阈值电流密度随温度升高而减小,与普通量子阱激光器正相反,表现出负的特征温度.随着温度进一步提高,阈值电流密度表现出指数式增大.300 K下腔长2000 μm的激光器最低的阈值电流密度约为200 A/cm2.(OD7)     

GSMBE-Grown InGaAs/InGaAsP Strained Quantum Well Lasers at 1.84 Micron Wavelength

报道了GSMBE方法生长波长1.84μm的InGaAs/InGaAsP/InP应变量子阱激光器．40μm条宽、800μm腔长的平面电极条形结构器件,室温下以脉冲方式激射,20℃下阈值电流密度为3.8kA／cm2,外微分量子效率为9.3%．     

大应变In0.3Ga0.7As/GaAs量子阱激光器的生长和研究

金属有机物化学气相沉积(MOCVD)方法生长应变InGaAs／GaAs量子阱，应变缓冲层结合生长中断改善量子阱的PL谱特性．用该量子阱制备的激光器有很低的阈值电流密度(43A／cm^2)和较高的斜率效率(0．34W／A，per facet)．     

980nm高功率应变量子阱阵列激光器的研制

利用分子束外延（MBE）方法研制出了高质量的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱阵列激光器。其有源区采用分别限制单量子阱结构，激射波长在980nm左右，阵列器件由48个LD构成，在重复频率300Hz、脉冲宽度200μs的条件下，定温光功率输出达到20W，斜率效率1.1W/A，光电转换效率29％。     

980nm InGaAs应变量子阱激光器及组合件

利用分子束外延技术研制出了高质量InGsAs/GaAs应变量子阱材料及量子阱激光器.脊形波导窄条形量子阱激光器的阈值电流和微分量子效率分别为15mA和0.8 W/A,线性输出功率大于150mW,基横模输出功率可达100mW.InGaAs应变量子阱激光器和单模光纤进行了耦合,其组合件出纤光功率典型值为40mW,最大值可达60mW.显示出了高的基横模输出功率和高的耦合效率.其组合件在40～60mW下,中心发射波长在977nm.满足了对掺铒光纤高效率泵浦的波长要求,成功地研制出适于掺铒光纤放大器用的应变量子阱激光器.     

分子束外延生长多量子阱激光器的实验研究

本文报道了GaAlAs/GaAs多量子阱激光器的实验结果。采用Zn扩散平面条形结构的6μm宽单条激光器,获得了线性输出功率大于100mW的良好结果,其阈值电流密度为2000A/cm~2,室温下特征温度大于400K。     

高性能低阈值高温无致冷1．3μm AlGaInAs量子阱激光器

讨论了影响激光器高温特性的主要因素,提出了在1．3μm高温无致冷AlGaInAs应变量子阱激光器中采用倒台脊波导（RM－RWG）结构可以改善激光器高温无致冷的工作特性,研制出了RM－RWG结构的1．3μm高温无致冷AlGaInAs应变量子阱激光器,其阈值是流为6mA,特征温度达到95K（25℃－85℃）,这些结果为目前文献报道的最好水平。     

光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性数值模拟

为了深入研究光抽运垂直外腔面发射激光器的增益特性,以InGaAs/GaAs应变量子阱系统为例,建立了将带隙、带边不连续性计算和带结构计算系统结合起来的完整体系,考虑在应变影响下能带及波函数的混合效应。利用有限差分法对含6×6 Luttinger-Kohn哈密顿量的有效质量方程精确求解,得到了InGaAs/GaAs应变量子阱导带、价带的能带结构和包络函数,然后选用Lorentzian线形函数,数值模拟了量子阱的材料增益谱和自发辐射谱。最后讨论了阱宽、载流子浓度、温度等因素对量子阱材料增益的影响,为光抽运垂直外腔面发射激光器的优化设计提供了理论依据。     

一种高效率的1060 nm半导体激光器设计

设计了一种高效的1060 nm大功率半导体激光器,该激光器包含有源层、波导层和光限制层。其中有源层采用InGaAs/GaAs量子阱（QW）结构,将该层控制在临界厚度范围内,提高腔内量子效率;波导层采用非故意掺杂GaAs材料非对称大光学腔结构,减小空腔损耗;光限制层采用掺杂的Al0.25Ga0.75As材料形成线性的过渡,以减小串联电阻。应用MOCVD对器件结构进行优化,外延,制作和封装测试,获得功率效率为47.4％的1060 nm半导体激光器。实验结果表明,腔内量子效率达到98.57％,腔损仅为0.273 cm-1。在室温下,QCW脉冲条件下制备的器件具有4 mm腔长和100μm条宽的器件,效率达到47.4％,峰值波长为1059.4 nm。     

宽带3-5μm量子阱红外探测器的研制

采用分子束外延方法在GaAs衬底上生长了n型掺杂的应变InGaAs/A1GaAs多量子阱结构,制作成3-5μm波段的量子阱红外探测器,响应峰值波长λp=4.2μm,响应带宽可达△λ/λ=50%,500K黑体探测率DBB(500,1000,1)达1.7×1010cm@Hz1/2/W.     

2~3微米波段InP基无锑激光器和光电探测器

介绍了我们基于InP衬底采用无锑材料体系开展的2~3μm波段激光器及光电探测器方面的持续探索,包括采用赝配三角形量子阱方案的2~2.5μm波段I型InGaAs多量子阱激光器、采用虚拟衬底异变方案的2.5~3μm波段I型InAs多量子阱激光器、以及截止波长大于1.7μm的高In组分InGaAs光电探测器等,这些器件结构均采用GSMBE方法生长,其中2.5μm以下波长的激光器已实现了高于室温的CW激射并获实际应用,2.9μm波长的激光器也在热电制冷温度下实现了脉冲激射,含超晶格电子阻挡势垒层的截止波长2.6μm InGaAs光电探测器暗电流显著减小,此类光电探测器材料已用于航天遥感焦平面组件的研制.     

表面电场导致InGaAs/GaAs量子阱子带跃迁选择定则的改变

本文报道用MOCVD方法制作高质量的InGaAs／GaAs应变量子阱材料．单量子阱样品在室温光伏谱中出现清晰的11H、12H、21H和22H激子吸收峰．首次用室温光伏方法研究表面自建电场导致InGaAs／GaAs量子阱中子带间跃迁选择定则的改变．     

1.74μm压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器

制备了1.74μm脊波导结构压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器.采用低压金属有机化合物气相沉积法生长器件材料,应用应变缓冲层防止In的分凝.未镀膜的腔长为300μm的器件阈值电流为11.5mA,100mA时最大输出功率为14mW,边模抑制比为33.5dB.     

低阈值电流、高量子效率脊形波导激光器

研制了低阈值电流、高量子效率670nm压缩应变单量子阱GaInP/AIGalnP脊形波导激光器。测量解理成的激光器条,腔长为300μm时,阈值电流为12．8mA,双面外部量子效率之和达到94．6％。     

128×128三电极中/长波双色量子阱红外探测器

量子阱红外探测器(QWIP)阵列具有重要的实用意义。国外的研究已经相当成熟,但是在国内,量子阱红外探测器阵列的研究水平还较低,尤其是对于双色量子阱红外探测器阵列的研究更是刚刚起步。文中使用GaAs/AlGaAs、InGaAs/AlGaAs应变量子阱和三端电极引出的器件结构研制出128×128中/长波双色量子阱红外探测器阵列。该结构实现了同像元同时引出双色信号。器件像元中心距为40μm,像元有效面积为36μm×36μm。探测器芯片与读出电路互连并完成微杜瓦封装。在65 K条件下测试,峰值波长为:中波5.37μm,长波8.63μm,器件的平均峰值探测率为:中波4.75×109cmHz1/2W-1,长波3.27×109cmHz1/2W-1。并进行了双波段的红外演示成像。     

中国瑞典合作InGaAs量子阱激光器研究取得新成果

近日,《Laser Foucs World》(2008年44卷第2期)报道了中科院半导体所与瑞典Chalmers理工大学合作研究的InGaAs量子阱激光器的最新成果,这种激光器采用GaAs基上生长的InGaAs异变(metamor-     

室温连续激射1.59μm GaInNAsSb量子阱激光器

研究了原位和非原位退火对分子束外延生长的GaInNAsSb/GaNAs/GaAs量子阱激光器的作用.通过快速热退火量子阱质量得到很大提高,这一方法还很少被应用于激光器的制作,特别是波长在1.55μm波段的激光器.生长量子阱时采用的生长速率、Sb诱导等,将量子阱激光器发光波长拓展到1.59μm,并制作了脊型波导FP腔GaInNAsSb单阱激光器,成功实现了室温连续激射,激射波长达到1.59μm,阈值电流为2.6kA/cm2.