MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用

随着微探测器的广泛应用,MEMS技术因其微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点,被越来越多地应用于微探测器的制造工艺中,为该领域的研究提供了新途径.本文简要介绍了MEMS技术的工艺及其主要特点,并对MEMS技术在非制冷红外探测器研制方面的应用作了比较详细的阐述.     

隧道带间级联双波长半导体激光器热特性模拟

介绍了隧道带间级联双波长半导体激光器的工作机理,分析了其热量产生的根源,利用有限单元法对热传导方程进行了数值计算,得到了其在脉冲工作下的二维瞬态热分布,结果表明：随着时间的变化,有源区温度逐渐升高,靠近衬底的有源区温度略高一些,这是由于其远离热沉的原因。同时计算了不同占空比下器件内部的温度变化趋势,结果表明随着占空比增大,器件内部热量会逐渐积累,对器件特性会产生影响。     

应用双电场减小阳极键合过程中MEMS器件可动部件的损伤

提出了采用双电场对硅/玻璃进行阳极键合的方法.采用这种方法,能够有效地避免和减少键合过程中的静电力对MEMS器件的可动敏感部件的损伤和破坏,同时实验结果也验证了该方法.     

多量子阱红外探测材料的光致荧光谱

在多量子阱红外探测器外延材料制备中,由于器件响应波长对量子阱的阱宽和垒高变化敏感,因此对外延材料的制备有很高的要求.本文中我们利用光致荧光谱(PL)对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行了测量和计算,从而在器件工艺前,快速确定器件的探测波长.以光致荧光光谱对GaAs/AIGaAs多量子阱红外探测器材料进行测试,通过理论计算,得到多量子阱红外探测器探测波长.计算得到的理论响应波长与实际器件的响应波长有良好的一致性,证明用光荧光谱对外延材料进行测量并计算,能够更加有效地开展器件研究工作.同时,我们在低温下测量了外加偏压下器件暗电流情况,以及液氮温度下,500K黑体辐射情况时,信号噪声比达到235.3.     

可调谐微腔发光二极管微光机电系统悬臂梁的特性

采用微机械表面加工技术,成功设计并研制出具有GaAs基微光机电系统(MOEMS)悬臂梁结构的可调谐微腔发光二极管。对其工作特性进行了分析,测量得到悬臂梁载荷-位移关系曲线,并对微光机电系统悬臂梁可调谐微腔发光二极管进行调谐光谱测量。实验结果表明,在直流电流40mA,调谐电压范围4～22V时,波长从974.5nm蓝移至956.9nm,室温下波长调谐最大达到17.6nm。在实验基础上,采用有限元方法对具有分布布拉格反射镜(DBR)结构的悬臂梁动力学特性进行了研究,模拟结果与实验结果吻合较好。当悬臂梁长度为400μm时,最大位移达到411nm,最大调谐电压达到24V。     

InGaN:Mg薄膜的电学特性研究

利用MOCVD生长了InGaN:Mg薄膜,研究了生长温度、掺Mg量对InGaN:Mg薄膜电学特性的影响.结果表明,空穴浓度随着生长温度的降低而升高.在相同的生长温度下,空穴浓度随掺Mg量的增加,先升高后降低.通过对这两个生长条件的优化,在760℃、CP2Mg与TMGa摩尔流量之比为2.2‰时制备出了空穴浓度高达2.4×1019cm-3的p-InGaN:Mg薄膜.这对进一步提高GaN基电子器件与光电子器件的性能有重要意义.     

微机械可调谐垂直腔面发射激光器调谐范围分析与设计

介绍了可调谐激光器的意义和它的基本调谐方法及调谐原理.对影响微机械可调谐垂直腔面发射激光器调谐范围的因素做了重点分析,计算了空气隙的最大变化范围和由此引起的激射波长的调谐范围.     

980nm垂直腔面发射激光器的研制

采用低压金属有机化合物气相外延生长技术,应用AlAs/AlGaAs选择性湿氮氧化工艺实现光、电限制,制备出具有一定性能的980nm内腔接触式氧化物限制型顶发射980nm垂直腔面发射激光器(VCSEL).通过制备不同氧化孔径尺寸的VCSEL,分析了氧化孔径尺寸大小对器件的阈值电流和串联电阻的影响.获得的最小阈值电流为0.8mA,最大光输出功率达8mW.     

MOCVD生长的高质量掺碳GaAs/AlGaAs材料的特性研究

利用低压金属有机化合物汽相淀积方法,以液态CCl4为掺杂源生长了高质量的碳掺杂GaAs/AlGaAs外延材料,研究了CCl4流量、生长温度和V/Ⅲ比等因素对外延材料中的碳掺杂水平的影响。采用电化学CV方法、范德堡霍耳方法、低温光致发光谱和X射线双晶衍射回摆曲线测量等方法对碳掺杂外延材料的电学、光学特性进行了研究。实验制备了空穴浓度高达1.9×1020cm-3的碳掺杂GaAs外延材料和低温光致发光谱半宽小于5nm的高质量碳掺杂Al03Ga0.7As外延层。在材料研究的基础上,我们以碳为P型掺杂剂生长了GaAs/A1GaAs/InGaAs应变量子阱980nm大功率半导体激光器结构,并获得了室温连续工作1W以上的光功率输出。     

半导体激光器线阵的瞬态热特性研究

针对半导体激光器线阵,建立了二维的热传导模型,模拟计算得到了半导体激光器线阵的二维瞬态温度分布.分析表明器件温度随时间的变化过程可分为三个阶段:在加电后几十微秒的时间内,发光单元之间未出现热交叠,不同填充比的线阵器件的温度基本一致;在几十微秒到几十或几百毫秒之间,大填充比结构线阵的发光单元之间先发生了热交叠,温度上升较快;微通道制冷的器件在几十毫秒之后温度达到稳定,平板热传导热沉封装的器件在几百毫秒之后温度才达到稳定.热传导热沉封装时,在相同的注入电流密度下,高填充比器件的发光单元之间出现温差更快.