1.55μm张应变InGaAsP/InGaAsP量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的优化设计

优化设计了 1.5 5 μm In Ga As P/In Ga As P张应变量子阱偏振不灵敏半导体光放大器的结构 .利用 k· p方法计算了多量子阱的价带结构 ,计算中考虑了 6× 6有效质量哈密顿量 .从阱宽、应变、注入载流子密度等方面计算了量子阱模式增益的偏振相关性 .     

1.31μm InGaAsP/InGaAlAs TM偏振高速激光器的优化设计

报道了一种以InGaAsP(阱)/InGaAlAs(垒)量子阱为有源区的1.31μmTM偏振高速激光器。以1%张应变的In_(0.49)Ga_(0.51)As_(0.79)P_(0.21)作为阱层,0.5%压应变的InGaAlAs作为垒层,计算了由不同势垒带隙(1.309、1.232、1.177、1.136、1.040 eV)构成的五种多量子阱的发光特性,和由其构成的激光器的器件特性。数值模拟分析表明,采用适度小的势垒带隙,既能将载流子有效限制在有源区,又可以得到载流子在量子阱间的均匀分布,从而改善量子阱的发光特性和激光器的性能参数。该仿真对研制低阈值电流、高特征温度和大调制带宽的InGaAsP/InGaAlAs应变补偿量子阱激光器具有指导意义。     

适于InGaAsP光放大器偏振不灵敏的增益介质

研制了适于InGaAsP光放大器偏振不灵敏的增益介质 ,采用有源区内交替的张应变和压应变排列的混合应变量子阱结构 ,器件做成带有倾角的扇形。实验中发现该结构既抑制了激射又改善了器件的偏振灵敏性 ,实现了偏振灵敏度小于 0 5dB ,10 0mA偏置时可达 0 1dB。在较大的电流范围内 ,峰的半高全宽 (FWHM)为 4 0nm。     

InGaAsP量子阱混合技术理论及模拟研究

本文以品格中原子的扩散理论为基础，分析了四元系InGaAsP半导体材料中Ⅲ、Ⅴ族原子的扩散规律，建立了量子阱和超晶格结构中量子阱混合(QWI)的理论模型，模拟计算了半导体材料中组分浓度与扩散长度的关系，以及应变与扩散长度的关系，计算分析了应变对量子阱带隙、带结构和量子跃迁的影响，获得了一些有价值的结论，为量子阱混合试验和量子阱及超晶格集成器件的开发和研究提供了重要的理论基础。     

俄歇复合对InGaAsP量子阱激光器的阈值电流的影响

为了改善InGaAsP激光器阈值电流与温度的关系,人们寄希望于量子阱(QW)结构。虽然分析了GaAs量子辐激光器的辐射电流与温度的关系,但不能用于InGaAsP量子阱激光器,因为俄歇效应对这种激光器有着重要的作用。本文分析了量子的尺寸对俄歇电流的影响,揭示出了InGaAsP量子阱激光器的低阈值电流和高特征温度T_0的极限值。计算了量子阱结构中导带和价带次能带之间一切可能跃迁的增益、辐射和俄歇系数。它们的全量子化状态到体状态跃迁范围的性质已经搞清楚。在载流子间无相互作用条件下,采用K-选择准则,InGaAsP和GaAs量子阱激光器的阈值电流计算值与文     

干法刻蚀对InAsP/InGaAsP应变多量子阱发光特性的影响

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长了具有不同阱宽的InAsP/InGaAsP应变多量子阱,并对干法刻蚀前、干法刻蚀及湿法腐蚀不同厚度覆盖层后的多量子阱光致发光(PL)谱进行了表征.测量发现干法刻蚀量子阱覆盖层一定厚度后量子阱光致发光强度得到了明显的增强.这与干法刻蚀后量子阱覆盖层表面粗糙度变化及量子阱内部微结构变化有关.     

干法刻蚀对InAsP/InGaAsP应变多量子阱发光特性的影响

采用气态源分子束外延(GSMBE)生长了具有不同阱宽的InAsP/InGaAsP应变多量子阱,并对干法刻蚀前、干法刻蚀及湿法腐蚀不同厚度覆盖层后的多量子阱光致发光(PL)谱进行了表征.测量发现干法刻蚀量子阱覆盖层一定厚度后量子阱光致发光强度得到了明显的增强.这与干法刻蚀后量子阱覆盖层表面粗糙度变化及量子阱内部微结构变化有关.     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料.实验测定了两种材料的(004)面、(224)面的倒空间衍射图,得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态.排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响,准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%,InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%,并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料. 实验测定了两种材料的（004）面、(224）面的倒空间衍射图，得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态. 排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响，准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%, InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%，并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

InAsP/InGaAsP/InP应变材料的二维倒空间衍射研究

采用X射线衍射三轴二维倒空间衍射图研究了InP(100)衬底上分子束外延生长的压应变InAsP材料和张应变InGaAsP材料.实验测定了两种材料的(004)面、(224)面的倒空间衍射图,得到了处于部分弛豫状态的InGaAsP在不同方向呈现不同的应变状态.排除了外延层倾斜及应变对确定失配度的影响,准确计算得到InAsP外延层体失配度为1.446%,InGaAsP外延层体失配度为-0.5849%,并且生长了高质量的应变补偿8阱多量子阱.     

应变层InGaAsP量子阱激光器结构的调制光谱研究

利用光调制反射谱(PR)对1.55μm应变层InCaAsP三量子阱激光器结构进行了研究,在样品的波导层观察到了Franz-Keldysh振荡。利用Bastard包络函数方法和Kane模型从理论上计算了该应变层InGaAsP四元合金三量子阱内电子和空穴的能级和跃迁能量,计算结果与实验数据符合得很好,得到了In_(0.758)Ga_(0.242)As_(0.83)P_(0.17)与In_(0.758)Ga_(0.242)As_(0.525)P_(0.475)四元合金应变界面的导带不连续性。     

InGaAsP量子阱激光器结构与阈值电流密度的关系

计入俄歇复合过程的影响,从理论上研究了InGaAsP多量子阱激光器的阈值电流密度。在评述辐射和俄歇过程中考虑了二维载流子在量子化次能带间的所有可能跃迁。俄歇复合电流强烈地依赖于量子阱结构,这样就需要对量子阱激光器的结构进行精心的设计。此外,还阐述了能获得最低阈值电流密度的InGaAsP多量子阱激光器的结构设计程序。     

量子阱半导体光放大器的增益偏振相关性研究

应用能带计算理论,研究了张应变量大小、量子阱厚度对量子阱半导体光放大器(SOA)中的增益偏振相关性的影响.采用张应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.55 μm的SOA,它可以在较宽的载流子浓度范围、较宽的光波长范围内满足增益对偏振的不灵敏要求.另外,还采用混合应变量子阱为有源区,设计了增益偏振无关的1.31μm的SOA.     

双偏振双波长混合应变量子阱激光器

本文报道了以混合应变量子阱结构为有源区的激光器。对有源区分别采用体材料、匹配量子阱、压应变量子阱和混合应变量子阱结构的激光器进行了比较。混合应变量子阱激光器能同时工作于两种偏振模式，而且两种偏振模式的激射波长不同。结合实验结果，我们可以看出在混合应变量子阱结构中，从偏偏自发辐射谱峰值长差不能推断两种量子陆的能带填充效应大小。     

1.74μm压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器

制备了1.74μm脊波导结构压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器.采用低压金属有机化合物气相沉积法生长器件材料,应用应变缓冲层防止In的分凝.未镀膜的腔长为300μm的器件阈值电流为11.5mA,100mA时最大输出功率为14mW,边模抑制比为33.5dB.     

1.74μm压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器

制备了1.74μm脊波导结构压应变InGaAs/InGaAsP量子阱分布反馈激光器.采用低压金属有机化合物气相沉积法生长器件材料,应用应变缓冲层防止In的分凝.未镀膜的腔长为300μm的器件阈值电流为11.5mA,100mA时最大输出功率为14mW,边模抑制比为33.5dB.     

量子阱材料折射率低偏振相关性研究

分析了阱宽、垒高和应变对量子阱材料TE模和TM模折射率的影响,并剖析了其中的物理机理.研究表明:对于量子限制效应带来的量子阱折射率偏振相关性,阱宽越小或垒高越高,折射率偏振相关性越大.压应变增大时,折射率偏振相关性增大,张应变可以克服量子限制效应带来的折射率偏振影响.对于不同阱宽和垒高的量子阱,均存在合适的张应变量使折射率偏振相关性最小,且阱宽越小或垒高越高所需的张应变量越大.根据以上分析,提出量子阱材料折射率低偏振相关设计方法,并据此设计出C波段(1 530～1 565 nm)内折射率低偏振相关(小于0.03)的量子阱材料In0.49Ga0.51As/In0.77Ga0.23As0.5P0.5.研究结果有助于优化设计光网络中关键器件.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜(DBR)构成的垂直腔面发射激光器(VCSEL).采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

键合方法研制InAsP/InGaAsP量子阱1.3μm垂直腔面发射激光器

设计并研制了由InAsP/InGaAsP应变补偿多量子阱有源层、SiO2/TiO2介质薄膜和GaAs/Al(Ga)As半导体分布布拉格反射镜（DBR）构成的垂直腔面发射激光器（VCSEL) . 采用直接键合技术实现InP基有源层与GaAs基DBR的晶片融合,并经过侧向湿法腐蚀定义电流限制孔径和沉积介质薄膜DBR等关键器件工艺,研制出InAsP/InGaAsP量子阱垂直腔面发射激光器,其阈值电流为13.5mA,单模激射波长为1288.6nm.     

含磷组分薄膜对InGaAsP/InP多量子阱无序处理的影响

报道了采用不同的电介质薄膜SiO2、SiOxNy、Si3N4和SiOxPyNz及其组合用于InGaAsP/InP多量子阱材料的包封源.在高纯氮气保护下经850℃、7s的快速退火处理,结果发现:含磷组分SiOxPyNz电介质薄膜包封下的InGaAsP/InP量子阱带隙展宽十分显著,高达224meV,PL谱峰值波长蓝移342nm,半宽较窄仅为25nm,说明量子阱性能保持十分良好,并对此现象的成因做了初步分析.