InGaAsP发光二极管的电流-功率特征中俄歇复合占优势

在以往的文章中,一些作者认为俄歇复合可能是InGaAsP发光二极管(LED)输出功率饱和的机理。然而,最近一些报道则认为功率饱和也可能是由裁流子受热和载流予泄漏的影响。本文提出进一步的实验结果,强有力地证明俄歇复合是功率饱和的主要原因。对于各种有源层厚度(d=0.2～2μm)1.3μm的InGaAsP LED,测量了电流一功率关系和载流子寿命。在恒定注入栽流子密度     

异质势垒载流子泄漏对InGaAsP半导体激光器阈值温度关系的影响

本文从理论上分析了能带结构参数和输运机制对 1.3μm InGaAsP半导体激光器的异质势垒准平衡载流子泄漏过程的影响,及其对T_o的影响.以及最近对上述器件所作的载流子泄漏观测结果所出现的矛盾.指出准平衡泄漏过程不可能对T_o起主要作用,最近实验观测到的泄漏电流可能来自俄歇复合产生的过热载流子泄漏,而且并不与“存在CHSH过程,但对T_o起主要作用的是CHCC过程”的结论相矛盾.     

InGaAsP/InP DH光源中的俄歇复合载流子受热和载流子漏泄增强

对发光二极管的输出饱和进行仔细分析后就能有根据地认为,俄歇复合是1.3μm InGaAsP/Inp DH光源的输出饱和及激光器阈值的温度敏感性高的主要原因。另外,在最近的实验中观察到大量载流子意外地穿过异质结势垒,像载流子受热一样很可能对器件性能也有影响。本文想统一认识这些现象发生的可能性,认为俄歇复合引起载流子受热,继而载流子泄漏增强。如果采用参考文献1的表示法,那末由俄歇过程引起每单位受热体积的产生率P=E_9An~2,并以速率R向晶格散失。有效能量     

InGaAsP量子阱激光器结构与阈值电流密度的关系

计入俄歇复合过程的影响,从理论上研究了InGaAsP多量子阱激光器的阈值电流密度。在评述辐射和俄歇过程中考虑了二维载流子在量子化次能带间的所有可能跃迁。俄歇复合电流强烈地依赖于量子阱结构,这样就需要对量子阱激光器的结构进行精心的设计。此外,还阐述了能获得最低阈值电流密度的InGaAsP多量子阱激光器的结构设计程序。     

俄歇复合对InGaAsP量子阱激光器的阈值电流的影响

为了改善InGaAsP激光器阈值电流与温度的关系,人们寄希望于量子阱(QW)结构。虽然分析了GaAs量子辐激光器的辐射电流与温度的关系,但不能用于InGaAsP量子阱激光器,因为俄歇效应对这种激光器有着重要的作用。本文分析了量子的尺寸对俄歇电流的影响,揭示出了InGaAsP量子阱激光器的低阈值电流和高特征温度T_0的极限值。计算了量子阱结构中导带和价带次能带之间一切可能跃迁的增益、辐射和俄歇系数。它们的全量子化状态到体状态跃迁范围的性质已经搞清楚。在载流子间无相互作用条件下,采用K-选择准则,InGaAsP和GaAs量子阱激光器的阈值电流计算值与文     

InGaAsP/InP双异质结激光器发射的0.95μm发光带和俄歇复合

在1.3μm InGaAsP/lnP DH激光器发射谱中,我们观测到 0.95μm的短波发射带.实验分析表明这一发射带不是由结偏位引起,也不是有源区中导带到自旋轨道分裂价带的复合发光.当温度从200K到300K变化时,这发光带的峰值随温度的变化与经过自吸收的InP侧向光荧光谱一致.此发光帝的强度与有源区内载流子浓度三次方成正比.这说明此发光带是有源区内俄歇复合产生的高能载流子越过异质结势垒到InP 限制层中的复合发光.     

光激励下的InGaAsP异质结构(0.94<λ<1.51-μm)的发光特性和阈值特性

首先用光激励的方法研究了有源区成份选择范围较宽的 InGaAsP/InP异质结构的发光特性和阈值特性。指出,在从λ=1.5μm 的结构向λ=1.1μm 的“宽带”结构过渡时,由于俄歇复合的衰减,在 T>250K 情况下表征振荡阈值温度关系的参数 T_(02)的值,从60K 增大到90～95K。由于这一原因,在1.1<λ<1.5μm 范围内减小λ时,于高温区就发生了绝对阈值降低的现象。在“宽带”InGaAsP/InP 异质结构中,T_(02)和阈值的绝对值受自发发光效率的强温度关系的限制,而与俄歇过程无关。     

InGaAsP/InP双异质结激光器的温度特性

本文叙述了四元系InGaAsP/InP半导体激光器阈值温度特性研究的主要结果:载子泄漏;俄歇复合;价带间吸收;缺陷、杂质、界面等非辐射复合。就这些因素对四元系InGaAsP/InP激光器阀值温度特性的影响进行了讨论。     

两段式双稳半导体激光器下跳阈值点的确定

对Ｋｕｚｎｅｔｓｏｖ采用的速率方程加以修正，考虑了俄歇效应的影响，我们流子寿命不再作为常数处理，而写成载流子浓度的函数。由此导出了两段式双稳半导体激光器下跳阈值点载流子浓度所满足的隐函数解析表达式。通过该解析表达式确定出了器件存在双稳的必要条件。进而讨论了俄歇复合系数、吸收区偏置电流和长度等对双稳特性的影响。     

InGaAsP半导体激光器中能带结构对俄歇复合的影响及其对T_0的贡献

本文从理论上分析了InGaAsP半导体激光器中能带结构对俄歇复合的影响及其对T_o的贡献,指出k·P微扰能带不适于描述俄歇复合中的(ⅰ)高能载流子和(ⅱ)低能空穴,赝势能带不适于描述Γ点附近的电子.因而提出改进的能带结构,并用它得出带-带间直接俄歇复合过程可以对T_o有主要贡献,其中不排除CHSH过程的存在,但造成T_o小的主要过程是CHCC的明确结论.同时说明采用k·p微扰能带时,由于上述(ⅰ)和(ⅱ)的后果相反而互相抵消,如能带参数取值正确,也可得出大致正确的结论.     

温度和材料参数对InAsxSb1-x俄歇复合寿命影响的数值分析

工作在中长波的红外探测器可被广泛应用在空间成像、军事和通信等领域,锑基InAsSb材料由于其特殊的性质是制作长波非致冷光子探测器的理想材料。俄歇复合寿命是影响探测器性能的重要因素之一,文章采用Matlab软件模拟研究了n型和p型InAsxSb1-x材料的俄歇复合寿命随温度、As组分及载流子浓度的变化。对确定的As组分,可通过优化工作温度及载流子浓度获得较长的俄歇复合寿命。当载流子浓度为3.2×1015 cm-3、温度为200K时,n型InAs0.35Sb0.65的俄歇复合寿命最大为2.91×10-9 s。     

高温CW半导体激光器的阈值电流

用载流子速率方程分析了高温CW半导体激光器(LD)阈值电流(I_(th))与温度(T)的关系.数值计算结果分别给出了与T有关的腔内损耗、双分子复合和俄歇过程以及载流子泄漏效应对I_(th)的贡献大小.     

用高压研究(GaIn)(AsP)激光器的损耗机理

业已测得工作波长λ=1.3μm、条宽为20μm的(GaIn)(AsP)激光器的阈值电流I_(th)是流体静力学压力P(至8千巴)的一个函数,据观察其阈值电流随P的增加而减小,这与在(GaAl)As激光器中所观察到的、依照标准激光理论预计的,阈值电流随压力增加而增加的情况完全相反。四元激光器的这些结果用压力增加、损耗减小的机理得到了解释。所设想的四种理论模型是内价带吸收、俄歇复合、势垒电流泄漏以及通过杂质的复合。测得的dλ/dp值相当于有源层直接带隙E_g以     

大功率InGaAsP/GaAs量子阱半导体激光器的直流和1/f噪声性质

对大功率InGaAsP/GaAs量子阱(QW)半导体激光器(LD)的直流(DC)特性和小注入下的低频噪声(LFN)特性进行了实验研究.DC检测发现,V-J和I dV/dI-I可以对LD的电流泄漏作出判断.LFN检测发现,小注入下的1/f低频电压噪声幅值Bv(I)∝I<'βv>.理论分析和老化实验均表明,电流指数βv与载流子输运和电流泄漏机制之间有很好的相关性,存在电流泄漏和无辐射复合的器件其|βv|较小,可靠性较差.     

俄歇复合对同质结InGaAs探测器探测率的影响

通过对InGaAs材料的俄歇(Auger)复合机制的理论分析,给出了少子寿命与材料组分、温度和载流子浓度的关系,从而得到材料参数等对InGaAs探测器的探测率影响的结果,优化材料参数和器件结构可抑制Auger复合机制,提高InGaAs探测器的探测率.     

镓铟砷／铝铟砷 QWLD中俄歇复合及其对T0的影响

修正了现行俄歇复合率的公式，并用之分析了晶格匹配ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ异质材料系统在有无量子尺寸效应情况下的俄歇复合随载流子浓度和温度变化的行为。发现其阈值电流密度随温度的变化行为可分为特征温度不同的相邻两个温区，在较高温区，量子尺寸效应作用不大，在较低温区，量子尺寸效应反而降低了Ｔ０，并对此意外的现象提出初步的解释。     

InGaAsP/InP激光器中的载流子泄漏及其阈值电流与温度的关系

利用一种新的激光—三极管对InGaAsP/InP双异质结激光器中的电子和空穴泄漏电流,首次进行了直接测量。表明在激光器正常运转条件下,存在着明显的电子泄漏,而空穴泄漏却小到可以忽略。电子泄漏电流随总注入电流的增大而迅速增大,并对温度敏感。如果能防止电子泄漏,则激光器的特征温度T_0可提高约30K。本文考虑到漂移电场及热载流子效应而提出的理论模型可解释实验事实。据此设计并制作了一种具有低阈值电流(20mA)及高特征温度(90K)的新结构激光器。     

InGaN蓝光LED量子效率与注入电流的关系研究

研究了InGaN蓝光LED量子效率随注入电流的变化关系,当注入电流还未达到额定电流时,LED量子效率就随着注入电流增加而快速降低。通过Matlab计算出在俄歇复合的无辐射复合机制下量子效率与注入电流的理论关系式。与实验值的拟合结果显示,大电流注入下,LED的效率衰落同时由俄歇复合及其产生的热电子从发光有源区泄露引起。由蓝光LED这一效率-电流特性,提出了增强InGaN蓝光LED效率的途径。     

InAsSb势垒阻挡型红外探测器暗电流特性研究

计算了不同温度下由辐射复合和俄歇复合决定的InAsSb材料的载流子寿命,结果表明,低温下n型InAsSb材料的载流子寿命受限于辐射复合过程,而高温下InAsSb材料的载流子寿命取决于Auger 1复合过程。讨论了势垒阻挡型器件的暗电流解析模型及暗电流抑制机理,通过在nBn吸收层的另一侧增加重掺杂的n型电极层形成nBnn⁺结构对吸收区内的载流子进行耗尽,吸收区少数载流子浓度降低约两个数量级,从而进一步降低器件暗电流。成功制备了InAsSb-基nBnn⁺器件,150 K下器件暗电流低至3×10^-6 A/cm²,采用势垒结构器件的暗电流解析模型对150 K下器件的暗电流进行拟合分析,结果表明由于势垒层为p型掺杂,在吸收层形成耗尽区,导致器件中的产生复合电流并没有完全被抑制,工作温度低于180 K,器件暗电流受限于产生复合电流,工作温度高于180 K,器件暗电流受限于扩散电流。     

太阳能电池光载流子辐射复合的红外特性仿真与试验

激光诱发硅太阳能电池产生载流子,由于少数载流子的复合而发射红外辐射.基于一维载流子传输方程,建立了调制激光诱发PN结少数载流子密度模型,利用该模型仿真分析了载流子寿命、扩散率、表面复合率及光电压对辐射复合产生红外辐射信号的影响.利用InGaAs红外探测器(0.9~1.7μm)记录激光诱发载流子辐射复合的红外辐射信号,用数字锁相放大器提取了幅值与相位.通过频率扫描试验获得了多晶硅太阳能电池载流子传输参数.