晶體管激光器同時具有激光器的光發(fā)射功能與晶體管的電流控制功能,表現出多種新穎的光電特性.相對于短波長GaAs基器件,InP基長波長晶體管激光器更適合于光纖通信系統(tǒng)應用因而具有重要研究價值.本文主要介紹發(fā)光波長在1.3μm與1.5μm的InP基長波長晶體管激光器的研究進展,對不同結構器件的特點及可用于提高器件性能的相關器件設計進行了分析和討論.根據器件波導結構的不同目前已報道的邊發(fā)射晶體管激光器主要包括淺脊、掩埋及深脊結構三種類型.淺脊晶體管激光器中有源量子阱材料被置于重摻雜基區(qū)材料之中,使得InP基晶體管激光器只能在低溫工作.掩埋結構的InP基晶體管激光器采用npnp型InP電流阻擋層掩埋脊條型有源材料,制作工藝過于復雜,不利于降低器件成本.深脊晶體管激光器中量子阱有源區(qū)材料位于重摻雜基區(qū)材料之上,可同時減小摻雜雜質擴散及基區(qū)材料光吸收的不利影響,基于該結構實現了InP基1.5μm波段晶體管激光器室溫連續(xù)電流工作.數值計算研究表明,在深脊晶體管激光器量子阱中進行n型摻雜及在其發(fā)射極波導中引入由反向pn結構成的電流限制通道均可以減少載流子向缺陷的擴散,進而減小缺陷的不利影響,提高器件性能...

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【部分圖文】：

圖7深脊波導結構TL結構示意圖及InP基深脊TL截面SEM圖[21]

深脊型TL結構如圖7(a）所示，器件結構左右對稱，圖中顯示了其右側一半.可見與淺脊TL中量子阱有源區(qū)材料被p型基區(qū)材料包圍的情況不同，深脊TL中量子阱有源區(qū)材料位于重摻雜基區(qū)材料之上.并且，其發(fā)射極波導刻蝕穿過量子阱材料停止于p型基區(qū)材料之中，這也是其被稱為深脊結構的原因[20-....

圖8室溫工作InP基深脊TL材料結構[24]

中國科學院半導體研究所利用深脊波導結構成功研制出了可在室溫連續(xù)電流下工作的InP基長波長TL[24].其材料結構如圖8所示，采用InGaAsP多量子阱為有源區(qū)材料，在量子阱材料及基區(qū)材料之間引入了一層厚為90nm的無摻雜的InGaAsP間隔層材料以進一步減少重摻雜....

圖9InP深脊TL共發(fā)射極光電特性[24]

圖9(c）為器件室溫下的發(fā)光光譜.因為器件中沒有制作光柵結構，所以器件為多縱模工作，波長在1535nm至1538nm之間.圖9(d）為器件10oC時共發(fā)射極工作模式下的整流特性.可見，器件在100mA基極電流及VCE=2V條件下的共發(fā)射極電流放大系數（IC/IB）分....

圖10共發(fā)射極模式量子阱摻雜濃度分別為0至1×1018cm-3時TL的光功率和電流放大系數特性

基于Crosslight-PICs3D軟件的數值計算研究表明在深脊TL的量子阱材料中引入n型摻雜可以明顯改善器件的光電特性[25].用于計算器件的結構與圖8一致.如圖10(a）所示，量子阱側壁缺陷復合速率設置為1×104cm-1時量子阱無摻雜器件共發(fā)射極模式的基極閾值電流為38....

本文編號：4005673