【摘要】：2~5μm中紅外半導(dǎo)體激光器在軍事、航空航天、通信等領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用價值。而銻化物半導(dǎo)體材料是2~5μm中紅外半導(dǎo)體激光器的首選材料。其中,1.9μm銻化物激光器作為2μm波段中紅外半導(dǎo)體激光器的代表性器件,在泵浦固體激光器、激光雷達、激光測距等方面中具有非常廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體激光器性能的優(yōu)劣取決于其有源區(qū)半導(dǎo)體材料質(zhì)量的好壞,因此,開展1.9μm銻化物激光器材料外延生長的研究工作十分必要。然而,在銻化物半導(dǎo)體材料生長的過程中,材料的晶格失配、缺陷、應(yīng)變等會出現(xiàn)的問題都會導(dǎo)致材料晶體質(zhì)量變差,從而對1.9μm銻化物激光器的發(fā)展和應(yīng)用產(chǎn)生較大影響�；谝陨蠁栴},本論文開展了1.9μm銻化物I型量子阱激光器材料的外延生長及結(jié)構(gòu)性質(zhì)的研究工作,借助銻化物合金薄膜材料的研究成果指導(dǎo)InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的外延生長,最終獲得了PL發(fā)光峰位~1.9μm的高質(zhì)量的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料。主要研究內(nèi)容分為以下四個部分:(1)利用分子束外延技術(shù)在GaAs(100)襯底上生長GaSb材料,XRD譜半峰寬319.2069 arcsec,PL譜半峰寬71nm,表明成功制備了高質(zhì)量異質(zhì)外延的GaSb材料。(2)開展GaAsSb三元合金薄膜材料的研究工作,通過調(diào)節(jié)As/Sb束流比例,外延得到Sb組分分別為6%、8%和9%的GaAsSb三元合金薄膜材料,實現(xiàn)了對GaAsSb三元合金薄膜材料組分的精確控制。(3)進一步開展InGaAsSb、AlGaAsSb四元合金薄膜材料的研究,成功克服了銻化物四元合金薄膜材料生長困難的問題,制備得到In組分分別為10%、11%和13%的InGaAsSb四元合金薄膜材料,同時制備得到的低Al(30%)和高Al(60%)組分的AlGaAsSb四元合金薄膜材料。三個InGaAsSb四元合金薄膜材料均實現(xiàn)了~1.9μm的光致發(fā)光,為后續(xù)量子阱材料的外延生長打下了基礎(chǔ)。(4)在成功制備銻化物合金薄膜材料的基礎(chǔ)上,開展InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的研究。通過改變InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱的結(jié)構(gòu)參數(shù),外延獲得高質(zhì)量的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料,XRD顯示出多級衛(wèi)星峰,PL發(fā)光峰位于1.883μm和1.902μm,并且發(fā)光特性良好。使用PANalytical公司的X’Pert軟件對獲得的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料進行XRD模擬,并與實際測試的XRD曲線對比,二者獲得了較好的一致性。根據(jù)以上四部分的研究工作,我們在銻化物合金材料的研究基礎(chǔ)上,成功制備了了1.883μm和1.902μm光致發(fā)光的高質(zhì)量InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料,為1.9μm銻化物激光器器件的實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。
【圖文】：

9μm中紅外半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域

部分III-V族化合物材料的晶格常數(shù)及禁帶寬度表1-2GaSb材料的基本參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN248

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 丁志博;王琦;王坤;王歡;陳田祥;張國義;姚淑德;;InGaN/GaN多量子阱的組分確定和晶格常數(shù)計算[J];物理學(xué)報;2007年05期

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本文編號：2702535