多变量离子注入型量子阱混杂效应

为实现InP基单片集成光电子器件和系统,对InGaAsP/InGaAsP分别限制异质结多量子阱激光器结构展开量子阱混杂(QWI)技术研究。在不同能量P离子注入、不同快速热退火(RTA)条件以及循环退火下,研究了有源区量子阱混杂技术,实验结果采用光致发光(PL)谱进行表征。实验结果表明:在不同变量下皆可获得量子阱混杂效果,其中退火温度影响最为显著,且循环退火可进一步提高量子阱混杂效果;PL谱蓝移随着退火温度、退火时间和注入能量的增大而增大,退火温度对蓝移的影响最大,在注入剂量为1×10^14 ion/cm2,注入能量为600keV,750℃二次退火150s时获得最大蓝移量116nm。研究结果为未来基于QWI技术设计和制备单片集成光电子器件和系统奠定了基础。     

Cu溅射诱导增强量子阱混杂实验研究

在InP基异质结InGaAsP多量子阱(MQW)结构上溅射Cu/SiO2复合层,开展了量子阱混杂(QWI)材料的实验研究。经快速退火(RTA),实现了比常规无杂质空位扩散(IFVD)方法更大的带隙波长蓝移量。在750℃、200s的退火条件下,获得最大172nm的波长蓝移;通过改变退火条件,可实现不同程度的蓝移,满足光子集成技术中不同器件对带隙波长的需求。为了验证其用于光子集成领域的可行性,利用混杂技术分别制备了宽条激光器和单片集成电吸收调制激光器(EML)。在675℃退火温度,80s、120s和200s的退火时间下分别实现了61、81和98nm的波长蓝移;并且,相应的宽条激光器的电激射光(EL)谱偏调量与其材料的光致荧光(PL)谱偏调量基本一致。在675℃、120s退火条件下,制备的EML集成器件中,电吸收调制器(EAM)和分布反馈(DFB)激光器区的蓝移量分别83nm和23.7nm,相对带隙差为59.3nm。EML集成器件在激光器注入电流为100mA、调制器零偏压时出光功率达到9.6mW;EAM施加-5V反向偏压时静态消光比达16.4dB。     

采用IFVD-QWI技术制备电吸收调制DFB激光器

采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 法在I nGaAsP多量子阱/InP缓冲层/InGaAs层上沉积SiO₂薄膜,通过N₂气氛下快速热退火(RTA )方法实现无杂质空位扩散(IFVD)的量子阱混杂(QWI)。对不同退火温度下量子 阱增益峰值波长的蓝移特性进行了实验摸索,在780℃@80s的退火条 件下,可以获得最大72.8nm的相对波长 蓝移量,并且发现快速热退火RTA温度低于780℃以下时,LD区的波长 蓝移量随温 度变化基本能控制在10nm以内。 通过选取合适退火条件实现了光荧光(PL)峰值波长约50nm的蓝移量, 在选区制备出合适带隙波长材料的基 础上,在LD区制作全息光栅并二次外延P型掺杂电接触层后,采用标准化浅脊波导电吸收 调制(EAM)分布反馈 激光器(EML)工艺制备了1.5μm波长的EML管芯,器件阈值为 20m A,出光功率达到2mW@90mA,静态消光比在＋6V反偏压下为9.5dB。     

基于循环退火技术的InGaAs/AlGaAs量子阱混杂

为了解决由于激光器腔面处的光吸收引起的腔面光学灾变损伤(COD),采用无杂质空位扩散(IFVD)法,研究了由SiO2电介质层诱导的InGaAs/AlGaAs量子阱结构的带隙蓝移。使用等离子化学气相沉积(PECVD)在InGaAs/AlGaAs量子阱的表面生长SiO2电介质层;然后采用IFVD在N2环境下进行高温退火实验,从而实现量子阱混杂(QWI)。实验结果表明:蓝移量的大小随退火时间和电介质层厚度的变化而变化,样品覆盖的电介质层越厚,在相同的退火温度下承受的退火时间越长,得到的蓝移量也越大。然而,在高温退火中的时间相对较长时,退火对量子阱造成的损坏相当大。高温短时循环退火,能够在保护量子阱晶体质量的同时实现QWI。通过在850℃退火6min下循环退火5次,得到了46nm的PL蓝移,且PL峰值保持在原样品的80%以上。     

等离子诱导QWI对InP/InGaAsP结构的影响

为了比较简单地在同一外延片上得到具有不同带隙结构的有源器件与无源器件的PIC(光子集成电路)和OEIC(光电子集成电路),采用等离子诱导QWI(量子阱混杂)与RTA(快速热退火)技术获得了InP/InGaAsP结构材料的带隙蓝移,其中通过在材料表面沉积不同占空比的SiO2灰度掩膜来灵活控制带隙偏移量。实验中这种方法在基片上获得了5种带隙波长,其中最大波长偏移为75nm,实验结果说明这种技术是实现PIC和OEIC的有效手段,特别是在多带隙结构中具有广阔的应用前景。     

选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

采用LP-MOVPE在SiO2掩膜的InP衬底上实现了高质量的InGaAsP多量子阱(MQW)的选择区域生长(SAG).通过改变生长温度和生长压力,MQW的适用范围由C波段扩展至L波段,即MQW的光致发光波长从1546nm延展至1621nm.光致发光（PL）测试表明：在宽达75nm的波长范围内,MQW的质量与非选择生长的MQW质量相当,并成功制作出电吸收调制DFB激光器（EML）.     

磷离子注入诱导InGaAsP／InP双量子阱混合的研究

本文用光荧光(PL)方法研究了磷离子注入具有两个不同发射波长的InGaAsP/InP双量子阱结构引起的混合。注入能量为120keV,剂量范围为1×1011-1×1014/cm2。注入后,在高纯氮保护下,样品在700℃进行快速热退火30秒。实验结果表明,小剂量注入(～1011/cm2)能较好地诱导近表面阱的混合,且两个阱保持了不同发射波长,说明离子注入诱导量子阱混合与注入深度有关。大剂量注入(>1012/cm2)时,发射波长为1.59μm量子阱混合的程度(蓝移值大于130nm)超过了1.52μm量子阱混合的程度,且两个阱的PL发射峰基本上合并成一个单峰。     

含磷组分薄膜对InGaAsP/InP多量子阱无序处理的影响

报道了采用不同的电介质薄膜SiO2、SiOxNy、Si3N4和SiOxPyNz及其组合用于InGaAsP/InP多量子阱材料的包封源.在高纯氮气保护下经850℃、7s的快速退火处理,结果发现:含磷组分SiOxPyNz电介质薄膜包封下的InGaAsP/InP量子阱带隙展宽十分显著,高达224meV,PL谱峰值波长蓝移342nm,半宽较窄仅为25nm,说明量子阱性能保持十分良好,并对此现象的成因做了初步分析.     

含磷组分薄膜对InGaAsP/InP多量子阱无序处理的影响

报道了采用不同的电介质薄膜SiO2、SiOxNy、Si3N4和SiOxPyNz及其组合用于InGaAsP/InP多量子阱材料的包封源.在高纯氮气保护下经850℃、7s的快速退火处理,结果发现:含磷组分SiOxPyNz电介质薄膜包封下的InGaAsP/InP量子阱带隙展宽十分显著,高达224meV,PL谱峰值波长蓝移342nm,半宽较窄仅为25nm,说明量子阱性能保持十分良好,并对此现象的成因做了初步分析.     

使用SiO_2介质膜实现InGaAsP量子阱混杂

报道了使用SiO2 介质膜导致的无杂质空位扩散实现InGaAsP多量子阱混杂的实验,得到2 0 0nm的最大带隙波长蓝移.另外,采用量子阱混杂制作了蓝移的FP腔激光器,其性能与未混杂的激光器相当     

InGaAsP/InP Double Quantum Well Intermixing Induced by Phosphorus Ion Implantation

A quantum well intermixing(QWI) investigation on double quantum well(DQW) structure with two different emitting wavelength caused by phosphorus ion implantation and following rapid thermal annealing (RTA) was carried out by means of photoluminescence(PL). The ion implantation was performed at the energy of 120 kev with the dose ranging from 1 × 1011 cm-2 to 1× 1014 cm-2. The RTA was performed at the temperature of 700 ℃ for 30 s under pure nitrogen protection. The PL measurement implied that the band gap blue-shift from the upper well increases with the ion dose faster than that from lower well and the PL peaks from both QWs remained well separated under the lower dose implantation(～1×1011 cm-2 ) indicating that the implant vacancy distribution affects the QWI. When the ion dose is over ～ 1 × 1012 cm-2 , the band gap blue-shift from both wells increases with the ion dose and finally the two peaks merge together as one peak indicating the ion implantation caused a total intermixing of both quantum wells.     

使用SiO2介质膜实现InGaAsP量子阱混杂

报道了使用SiO2介质膜导致的无杂质空位扩散实现InGaAsP多量子阱混杂的实验,得到200nm的最大带隙波长蓝移.另外,采用量子阱混杂制作了蓝移的FP腔激光器,其性能与未混杂的激光器相当.     

基于空间控制的ICP量子阱混杂技术

本文提出了一种针对InP/InGaAsP材料,基于空间控制技术的ICP量子阱混杂方法。同一片晶片上带隙能量的偏移程度可以通过掩膜上图形的不同占空比灵活的控制。通过一组优化的参数包括ICP-RIE刻蚀深度,二氧化硅沉积厚度,退火过程等,一个样品上,同时实现了五个不同的蓝移,其中最大的蓝移量达到75nm。结果显示在单片集成器件特别是多带隙结构器件的制作中这是一种有效的方法。     

Si3N4无杂质空位诱导InGaAs/InP 量子阱结构带隙的蓝移

用光荧光谱和二次离子质谱的方法,研究了由Si3N4电介质薄膜引起的无杂质空位诱导InGaAs/InP多量子阱结构的带隙蓝移。实验中选用Si3N4作为电介质层,用以产生空位,并经快速热退火处理。实验结果表明,带隙蓝移同退火时间和退火温度有关,合理选用退火条件可以控制带隙的蓝移量。二次离子质谱分析表明,电介质盖层Si3N4和快速热退火导致量子阱中阱和垒之间互扩,这种互扩是导致带隙蓝移的主要原因。     

光子吸收诱导无序技术的光荧光谱研究

运用 1 0 6 4μm连续输出的Nd∶YAG激光器 ,对与InP晶格匹配的InGaAsP四元系量子阱材料进行了光子吸收诱导无序 (PAID)技术的研究。通过光荧光谱 (PL)的测量 ,证明有量子阱混合现象产生。衬底预加热和聚焦激光束结果表明 ,PAID中辐照时间与衬底温度、辐照的平均功率密度密切相关。聚焦激光照射后的荧光双峰表明PAID有一定的定域处理能力。     

全固源分子束外延InAsP/InGaAsP多量子阱1.55μm激光器

利用新型全固源分子束外延技术 ,对 1 .5 5 μm波段的 In As P/ In Ga As P应变多量子阱结构的生长进行了研究。实验表明 ,较低的生长温度或较大的 / 束流比有利于提高应变多量子阱材料的结构质量 ,而生长温度对材料的光学特性有较大的影响。在此基础上生长了分别限制多量子阱激光器结构 ,制作的氧化物条形宽接触激光器实现了室温脉冲工作 ,激射波长为 1 5 63 nm,阈值电流密度为 1 .4k A/ cm2 。这是国际上首次基于全固源分子束外延的 1 .5 5 μm波段 In As P/ In Ga As P多量子阱激光器的报道