【摘要】：近紅外波段半導體激光器在軍事和民用領域有廣闊的應用前景。GaSb基半導體材料中的GaAsSb三元合金因其帶隙可調制的優(yōu)越性成為重要的近紅外應變量子阱激光器的有源區(qū)的候選材料。因半導體激光器件的核心是有源區(qū),本論文針對GaAsSb合金及量子阱有源區(qū)結構外延生長和性質研究不充分的問題,以生長出高質量的GaAsSb/AlGaAs應變量子阱材料為目的進行了GaSb、GaAsSb和GaAsSb/AlGaAs應變量子阱的外延生長、性質分析及光學性質優(yōu)化研究,為GaAsSb/AlGaAs應變量子阱激光器件的研制做基礎研究,。本論文的主要研究工作如下:1.利用分子束外延(MBE)技術開展GaSb材料外延生長工作,優(yōu)化外延生長條件以提高GaSb薄膜的晶體質量。開展GaSb材料的光譜研究工作,對比分析同質和異質外延GaSb薄膜材料的發(fā)光性質。針對GaSb材料的表面態(tài)問題,開展利用MgO薄膜進行GaSb薄膜材料的表面鈍化工作,提高了GaSb材料的發(fā)光強度。本部分研究將為GaAsSb合金的外延生長和性質研究奠定研究基礎。2.開展GaAsSb合金材料的異質外延生長工作,通過As/Sb束流控制調節(jié)GaAsSb合金的組分,并使用PL光譜技術分析合金的光學性質,獲得局域態(tài)隨合金中Sb組份的變化規(guī)律,證明局域態(tài)復合是GaAsSb合金中重要的載流子復合機制。為了深入理解局域態(tài)的性質,使用快速熱退火(RTA)技術對GaAsSb合金進行處理。研究了不同退火溫度對局域態(tài)能級的調控作用,獲得了退火溫度對局域態(tài)深度調控的規(guī)律。本部分研究內容為GaAsSb/AlGaAs應變量子阱的外延生長和發(fā)光性質的調控提供基礎研究。3.根據應變量子阱理論計算GaAsSb/AlGaAs應變量子阱的輕重空穴帶隨組份調控的應變對帶隙的影響規(guī)律,并據此設計了發(fā)光波長在935nm的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應變多量子阱。在實驗方面,外延生長了該GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應變多量子阱并研究其結構及發(fā)光性質,根據XRD和PL結果確定生長出了與設計參數相符的應變量子阱材料,并在室溫光譜中觀察到重空穴激子和輕空穴激子同時存在的現(xiàn)象。為了研究應變量子阱的發(fā)光性質,通過RTA技術對應變量子阱樣品進行處理,研究退火溫度對量子阱樣品發(fā)光的調控作用。研究結果證明退火溫度對量子阱樣品的發(fā)光峰位及強度有極大的影響,確認局域態(tài)、應變和界面混合效應是影響量子阱發(fā)光性質的重要因素。本部分研究中生長出了高質量的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應變多量子阱材料,并證明可利用RTA技術提高應變量子阱的發(fā)光強度,調控應變量子阱的發(fā)光峰位。本論文中對GaAsSb材料及應變量子阱結構的研究為應變量子阱激光器的制備和性能調控提供基礎研究。
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【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN304

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本文編號：2489728