2μm InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构的数值研究

为了降低2μm半导体激光器的阈值电流并提高器件的输出功率,设计了InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构,并利用SimLastip软件对器件进行了数值模拟.研究表明,在势垒中适当引入张应变可以改善量子阱的能带结构,提高对载流子的限制能力.当条宽为120 μm、腔长为1 000 μm时,采用应变补偿量子阱结构的激光器的阈值电流为91 mA,斜率效率为0.48 W/A.与压应变量子阱激光器相比,器件性能得到明显的改善.     

InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱激光器的子带跃迁设计

采用有效质量框架下一维有限单势阱的Kronig-Pency模型对InxGa1-xAsySb1-y/Al0.25Ga0.75As0.02Sb0.98量子阱激光器结构的子带跃迁波长及其和阱宽间的关系进行了设计,并采用能量平衡模型计算了此应变材料体系在生长时的临界厚度.结果表明InGaAsSb/AlGaAsSb是制作2～3 μm中红外波段量子阱激光器的良好材料体系,然而在结构设计和材料生长中采用合适的材料组分及阱宽并对应变总量进行控制是十分重要的.     

高功率GaSb基2.6微米InGaAsSb/AlGaAsSb I型量子阱室温工作激光器

成功制备出2.6μm GaSb基I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱高功率半导体激光器.利用分子束外延设备(MBE)生长出器件的材料结构.为了得到更好的光学质量, 将量子阱的生长温度优化至500℃, 并将量子阱的压应变调节为1.3%.制备了脊宽100 μm 、腔长1.5 mm的激光单管器件.在未镀膜下该激光器实现了最大328 mW室温连续工作, 阈值电流密度为402 A/cm2, 在脉冲工作模式下, 功率达到700 mW.     

2 μm半导体激光器有源区量子阱数的优化设计

利用LASTIP软件理论分析了有源区量子阱数目对不同组分的InGaAsSb/AlGaAsSb 2 m半导体激光器能带、电子与空穴浓度分布以及辐射复合率等性能参数的影响。研究表明: 量子阱的个数是影响激光器件性能的关键参数, 需要综合分析和优化。量子阱数太少时, 量子阱对电子束缚能力弱, 电子在p层中泄漏明显, 辐射复合率低。量子阱数过多时, 载流子在阱内分配不均匀, p型层中电子浓度升高, 器件内损耗加大, 辐射复合率下降。结合对外延材料质量的分析, InGaAsSb/AlGaAsSb 半导体激光器有源区最优量子阱数目为2~3。该研究结果可合理地解释已有实验报道, 并为2 m半导体激光器结构设计提供理论依据。     

低阈值高效率InAlGaAs量子阱808 nm激光器

以Al0.3Ga0.7As/InAlGaAs/Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区,实现降低808 nm半导体激光器的阈值电流,并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构,并利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件,保证了5.08 cm片内的量子阱(QW)光致发光(PL)光谱峰值波长均匀性达0.1%。对于条宽为50μm,腔长为750μm的器件,经镀膜后的阈值电流为81mA,斜率效率为1.22 W/A,功率转换效率达53.7%。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2 cm-1,内量子效率达90%。结果表明,压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。     

GSGSMBE生长 1.84μm波长 InGaAs/InGaAsP应变量子阱激光器

报道了 GSMBE方法生长波长 1.84μm的 In Ga As/ In Ga As P/ In P应变量子阱激光器 . 40 μm条宽、 80 0 μm腔长的平面电极条形结构器件 ,室温下以脉冲方式激射 ,2 0℃下阈值电流密度为 3.8k A/ cm2 ,外微分量子效率为9.3%     

高功率GaSb基2.6微米InGaAsSb/AlGaAsSbⅠ型量子阱室温工作激光器（英文）

成功制备出2.6μmGaSb基I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱高功率半导体激光器.利用分子束外延设备(MBE)生长出器件的材料结构.为了得到更好的光学质量,将量子阱的生长温度优化至500℃,并将量子阱的压应变调节为1.3%.制备了脊宽100μm、腔长1.5mm的激光单管器件.在未镀膜下该激光器实现了最大328mW室温连续工作,阈值电流密度为402A/cm~2,在脉冲工作模式下,功率达到700mW.     

1.55μm In_(1 - x - y) Ga_y Al_x As压缩应变量子阱激光器的近似阱宽和光增益公式

应用 Harrison模型和各向异性抛物带近似理论计算了 In1- x- y Gay Alx As压缩应变量子阱的能带结构 .为设计 1.55μm发射波长的激光器 ,对可能组分范围内材料的阱宽、微分增益、透明载流子浓度做了系统分析 ,得到一些有用的拟合公式     

808 nm高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远结激光器

设计并研制了一种将p-n结和有源层分开的高功率AlGaAs/GaAs单量子阱远异质结(SQW-RJH)激光器,其发射波长为808 nm,腔长为900 μm,条宽为100μm.其外延结构与通常的808 nm AlGaAs/GaAs单量子阱半导体激光器的结构不同,在p-n结和有源区间多了一层0.3μm厚的p型Al0.3Ga0.7As下波导层.对研制的器件进行了电导数测试,结果显示,与常规AlGaAs/GaAs大功率半导体激光器相比,远结半导体激光器具有阚值电流偏大、导通电压偏高的直流特性.经4 200h的恒流电老化结果表明,器件在老化初期表现出阈值电流随老化时间缓慢下降,输出功率随老化时间缓慢上升的远结特性.     

全固源分子束外延InAsP/InGaAsP多量子阱1.55μm激光器

利用新型全固源分子束外延技术 ,对 1 .5 5 μm波段的 In As P/ In Ga As P应变多量子阱结构的生长进行了研究。实验表明 ,较低的生长温度或较大的 / 束流比有利于提高应变多量子阱材料的结构质量 ,而生长温度对材料的光学特性有较大的影响。在此基础上生长了分别限制多量子阱激光器结构 ,制作的氧化物条形宽接触激光器实现了室温脉冲工作 ,激射波长为 1 5 63 nm,阈值电流密度为 1 .4k A/ cm2 。这是国际上首次基于全固源分子束外延的 1 .5 5 μm波段 In As P/ In Ga As P多量子阱激光器的报道     

布拉格反射波导光子晶体宽光谱量子阱激光器

半导体宽谱激光在传感、光谱学等领域有着重要的应用.传统半导体宽谱激光器主要采用宽增益材料和全反射波导,采用简单量子阱结构制备宽谱激光器一直是个难题.作者首次证明了一种基于布拉格反射波导一维光子晶体的新型量子阱宽谱激光器,其结构主要包括In Ga As/Ga As量子阱和上下布拉格反射镜,通过偏离解理实现激光输出.研究发现在偏离角7°时,器件展现宽谱超辐射发光二极管特性,4.4°偏离角时实现了宽光谱激光输出,光谱宽度达到33.7 nm,连续输出功率36 m W.本研究为探索新型量子阱宽谱激光器提出了一种新的技术途径.     

1.55μm In1－x－yGaｙAlｘAs压缩应变量子阱激光器的近似阱宽和光增益公式

应用Harrison模型和各向异性抛物带近似理论计算了In1－x－yGaｙAlｘAs压缩应变量子阱的能带结构．为设计1.55μm发射波长的激光器,对可能组分范围内材料的阱宽、微分增益、透明载流子浓度做了系统分析,得到一些有用的拟合公式．     

1.55μm In1－x－yGayAlxAs压缩应变量子阱激光器的近似阱宽和光增益公式

应用Harrison模型和各向异性抛物带近似理论计算了In1－x－yGaｙAlｘAs压缩应变量子阱的能带结构．为设计1.55μm发射波长的激光器,对可能组分范围内材料的阱宽、微分增益、透明载流子浓度做了系统分析,得到一些有用的拟合公式．     

940 nm高功率半导体激光器研究

报道了一种采用大光学腔结构的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱高功率半导体激光器。在量子阱能级本征值方程的数值求解基础上 ,优化了InGaAs阱层材料的In组份含量 ;采用大光学腔结构以有效降低垂直于结平面方向的光束发散角及腔面的光功率密度 ,实现器件的高功率、低发散角光。设计的激光器外延结构采用分子束外延 (MBE)方法生长 ,成功获得具有较低激射阈值的 94 0nm波长激光器外延片。对 10 0 μm条形 ,10 0 0 μm腔长的制备器件测试表明 ,器件的最大连续输出功率达到 2W ,峰值波长为 939.4nm ,远场水平发散角为 10° ,垂直发散角为 30°。器件的阈值电流为 30 0mA。     

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 .     

一种1064nm应变双量子阱激光器的设计与制作

为能得窄谱宽、高亮度的1064nm-InGaAs/GaAs应变双量子阱激光器,分析了In组份与临界厚度、应变量的变化关系,并给出了In组份的选择范围。采用Kane模型给出了量子阱中第一分立能级分裂宽度与垒宽的关系,明确了应变双量子阱激光器中垒宽的选择。最后,通过金属有机气相沉积(MOCVD)法生长了1064nm应变双量子阱激光器,实验结果与理论计算的辐射波长值基本吻合。     

分子束外延生长高应变单量子阱激光器

采用分子束外延方法研究了高应变 In Ga As/Ga As量子阱的生长技术 .将 In Ga As/Ga As量子阱的室温光致发光波长拓展至 116 0 nm,其光致发光峰半峰宽只有 2 2 me V.研制出 112 0 nm室温连续工作的 In Ga As/Ga As单量子阱激光器 .对于 10 0 μm条宽和 80 0 μm腔长的激光器 ,最大线性输出功率达到 2 0 0 m W,斜率效率达到 0 .84m W/m A,最低阈值电流密度为 45 0 A/cm2 ,特征温度达到 90 K.     

InAsP/InGaAsP量子阱的子带跃迁计算

采用有效质量框架下一维有限深单阱的Ｋｒｏｎｉｇ － Ｐｅｎｅｙ 模型对ＩｎＡｓｙＰ１ － ｙ／Ｉｎ１ － ｘＧａｘＡｓｙＰ１ － ｙ 量子阱结构的跃迁波长与组分及阱宽间的关系进行了计算,并采用能量平衡模型计算了此材料体系的生长临界厚度。计算结果表明,ＩｎＡｓｙＰ１ － ｙ／Ｉｎ１ － ｘ ＧａｘＡｓｙＰ１ － ｙ 是制作１ ．３ μｍ 或１ ．５５ μｍ 波长量子阱激光器的良好材料体系,此材料体系在２ ～３ μｍ 的中红外波段也有很大潜力。采用ｙ 约为０ ．４ 的组分和约１ ．３ ％ 的压应变可以满足１ ．３ μｍ 波长激光器的要求, 而ｙ 约为０ ．５５ 的组分和约１ ．８ ％ 的压应变可以满足１ ．５５ μｍ 波长激光器的要求。     

GSMBE-Grown InGaAs/InGaAsP Strained Quantum Well Lasers at 1.84 Micron Wavelength

报道了GSMBE方法生长波长1.84μm的InGaAs/InGaAsP/InP应变量子阱激光器．40μm条宽、800μm腔长的平面电极条形结构器件,室温下以脉冲方式激射,20℃下阈值电流密度为3.8kA／cm2,外微分量子效率为9.3%．     

GaAsSb/GaAs量子阱激光器结构的发光研究

研究了GaAsSb/GaAs应变量子阱及应变补偿量子阱激光器结构的光致发光和电注入发光.结果表明,分子束外延生长温度的改变使量子阱发光性能发生系统性变化,证明生长温度对量子阱中锑的组分和界面质量具有重要影响. 同时,低温光致发光峰的波长随激发功率密度增大发生明显蓝移,具有Ⅱ类量子阱的特点. 应变补偿量子阱激光器在波长为1.3μm附近激射,阈值电流密度约为1.8kA/cm2.