量子阱半導(dǎo)體激光器是一種極有發(fā)展前途的激光器,具有量子效應(yīng)高、溫度特性好、閾值電流密度低、輸出功率大、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通信、國(guó)防軍事、醫(yī)療保健等領(lǐng)域,成為光電子材料與器件領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。要獲得長(zhǎng)波長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器外延材料,則需要獲得高質(zhì)量的大應(yīng)變InGaAs/GaAs量子阱材料。但是,高應(yīng)變量子阱激光器要求有源區(qū)InGaAs含有較高的In組分,與襯底GaAs的失配較大,同時(shí)由于材料應(yīng)變的累積,獲得高質(zhì)量的外延材料十分困難。本文在對(duì)半導(dǎo)體激光器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)理論分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討了高功率半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和輸出性能的關(guān)系,從半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、外延生長(zhǎng)以及器件特性等方面,討論了提高高應(yīng)變半導(dǎo)體激光器輸出特性的途徑。主要的研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)采用數(shù)值仿真技術(shù)研究了高應(yīng)變InGaAs量子阱結(jié)構(gòu)對(duì)器件性能的影響,詳細(xì)分析了帶有模式擴(kuò)展層量子阱激光器的中心波導(dǎo)層、擴(kuò)展波導(dǎo)層和內(nèi)限制層對(duì)激光器性能的影響。從理論上分析了模式擴(kuò)展層對(duì)激光器閾值電流密度、限制因子、垂直發(fā)散角的影響。提出了采用寬波導(dǎo)、非對(duì)稱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)降低激光器波導(dǎo)光損耗的方法,以及應(yīng)用漸變異質(zhì)結(jié)界面改善異質(zhì)結(jié)...

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的目的和意義
    1.4 論文的主要內(nèi)容
第2章 高應(yīng)變量子阱激光器的理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 In Ga As材料的基本特性
        2.2.1 物理特性和能帶結(jié)構(gòu)
        2.2.2 應(yīng)變對(duì)材料特性的影響
    2.3 應(yīng)變量子阱激光器的工作特性
        2.3.1 激射波長(zhǎng)
        2.3.2 增益特性
        2.3.3 閾值電流密度特性
        2.3.4 偏振選擇性
        2.3.5 溫度特性
    2.4 生長(zhǎng)理論與技術(shù)
        2.4.1 半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)機(jī)理
        2.4.2 MOCVD的工作原理
        2.4.3 MOCVD設(shè)備簡(jiǎn)介
        2.4.4 MOCVD技術(shù)的發(fā)展
    2.5 發(fā)光原理與技術(shù)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 高應(yīng)變In Ga As量子阱激光器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 仿真軟件介紹
    3.3 仿真結(jié)果分析
        3.3.1 模式擴(kuò)展層對(duì)發(fā)散角的影響
        3.3.2 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)器件功率的影響
        3.3.3 腔長(zhǎng)、臺(tái)面寬度對(duì)器件特征參數(shù)的影響
    3.4 高應(yīng)變In Ga As量子阱整體外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.4.1 量子阱設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算
        3.4.2 In Ga As量子阱整體外延結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 高應(yīng)變In Ga As量子阱的生長(zhǎng)與測(cè)試
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工藝
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 襯底偏向角對(duì)In Ga As量子阱發(fā)光特性的影響
        4.3.2 生長(zhǎng)溫度對(duì)In Ga As量子阱發(fā)光特性的影響
        4.3.3 生長(zhǎng)速率對(duì)In Ga As量子阱發(fā)光特性的影響
        4.3.4 Ⅴ/Ⅲ比對(duì)In Ga As量子阱發(fā)光特性的影響
    4.4 高應(yīng)變In Ga As量子阱的制備與性能測(cè)試
        4.4.1 量子阱表面形貌分析
        4.4.2 X射線衍射表征分析
        4.4.3 PL光譜分析
    4.5 本章小節(jié)
第5章 In Ga As量子阱激光器工藝研究與制備
    5.1 引言
    5.2 半導(dǎo)體激光器器件工藝流程
    5.3 半導(dǎo)體激光器真空解理與鈍化技術(shù)的研究
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    5.4 大功率半導(dǎo)體激光器腔面膜技術(shù)的研究
        5.4.1 激光對(duì)薄膜的破壞作用
        5.4.2 測(cè)量薄膜損傷閾值參數(shù)的方法
        5.4.3 半導(dǎo)體激光器腔面膜系設(shè)計(jì)
        5.4.4 制膜工藝對(duì)薄膜質(zhì)量的影響
        5.4.5 半導(dǎo)體激光器腔面制備和性能分析
    5.5 器件測(cè)試結(jié)果分析
    5.6 本章小節(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果
致謝



本文編號(hào)：3876139