AlGaInAs/InP应变补偿量子阱激光器的研究
发布时间：2020-12-06 09:46
半导体激光器由于其具有体积小、寿命长、可靠性高等优点被普遍的应用于社会中不同的领域。近年来,随着电子产品智能化的日趋精进,人们在这些设备的使用过程中对数据传输的要求越来越高,促使了通讯行业的飞速发展,因此研究新的通信激光器芯片成为热门课题。本论文对信息技术领域的通信用收发激光器芯片进行了相关的理论研究,同时进行了软件模拟、实验分析等。本论文主要针对量子阱激光器进行了以下研究:1、首先系统的阐述了半导体激光器的整个发展历程,量子阱激光器相关半导体材料的研究进展,以及激光器的应用领域。叙述了量子阱的一些理论基础,理论分析了有源区应变的引入对带间光吸收和俄歇复合的影响。2、具体对比了InGaAsP/InP和Al GaInAs/In P材料的载流子限制能力,使用软件模拟对比选取了量子阱激光器有源区材料,对比了微分增益与波长增益等,最终结合理论及模拟结果确定激光器有源区生长材料为AlGaInAs/InP材料。3、设计优化了1.31μm波长激光器的有源区。由于阱和垒都选用了AlGaInAs材料,因此通过理论计算势阱和势垒层同种材料采用不同组分时的相关参数,借助哈密顿矩阵近似估算了应变带隙。根据克勒...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 半导体激光器发展
1.2 量子阱激光器材料的研究进展
1.3 半导体激光器的应用
1.4 论文研究目的和内容
第2章 应变量子阱激光器基本理论
2.1 半导体激光器工作原理简介
2.2 量子阱的基本理论
2.3 应变对材料性能的影响
2.3.1 应变对带间光吸收的影响
2.3.2 应变对俄歇复合的影响
2.4 激光器材料选取
2.5 本章小结
第3章 AlGaInAs/InP应变补偿多量子阱激光器设计
3.1 应变补偿理论
3.2 量子阱理论设计
3.2.1 量子阱材料性能参数计算
3.2.2 量子阱能带计算
3.2.3 应变对禁带宽度的影响
3.2.4 应变量子阱能带带阶的计算
3.2.5 应变量子阱发射波长的确定
3.3 激光器光栅的设计
3.4 应变量子阱激光器的结构
3.5 本章小结
第4章 激光器仿真研究
4.1 器件基本结构的软件仿真
4.1.1 软件介绍
4.1.2 仿真条件
4.1.3 仿真过程及结果
4.2 应变补偿对激光器性能的影响
4.3 本章小结
第5章 1310nm量子阱激光器外延生长及器件测试
5.1 MOCVD外延生长概述
5.1.1 MOCVD概述
5.1.2 MOCVD优缺点
5.1.3 MOCVD技术难点
5.1.4 MOCVD生长过程
5.2 外延生长有源区及光栅层制作
5.2.1 有源区外延生长
5.2.2 光栅层制作
5.3 外延材料参数测试
5.3.1 X射线双晶衍射技术
5.3.2 光荧光技术
5.4 器件性能测试
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及专利
攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]InGaAsP/InP激光器结构与量子阱数的优化[J]. 赵霞飞,贾华宇,李灯熬,罗飚,刘应军,马臖. 激光杂志. 2017(05)
[2]2μm InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构的数值研究[J]. 安宁,刘国军,刘超,李占国,刘鹏程,魏志鹏,方玄,马晓辉. 半导体光电. 2015(02)
[3]应变量子阱能带偏置的分析与计算[J]. 华玲玲,杨阳. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[4]InGaAs/GaAs应变量子阱结构在1054nm激光器中的应用[J]. 刘安平,韩伟峰,黄茂,罗庆春. 强激光与粒子束. 2010(07)
[5]808nm高占空比大功率半导体激光器阵列[J]. 李再金,胡黎明,王烨,张星,王祥鹏,秦莉,刘云,王立军. 强激光与粒子束. 2009(11)
[6]国内大功率半导体激光器研究及应用现状[J]. 马骁宇,王俊,刘素平. 红外与激光工程. 2008(02)
[7]GaInAs/GaAs应变量子阱能带结构的计算[J]. 晏长岭,秦莉,宁永强,张淑敏,王青,赵路民,刘云,王立军,钟景昌. 激光杂志. 2004(05)
[8]可调谐半导体激光器研究及进展[J]. 徐庆扬,陈少武. 物理. 2004(07)
[9]半导体激光器及其在军事领域的应用[J]. 耿素杰,王琳. 激光与红外. 2003(04)
[10]半导体材料研究的新进展[J]. 王占国. 半导体技术. 2002(03)
博士论文
[1]新型分布反馈式半导体激光器及其阵列研究[D]. 周亚亭.南京大学 2012
硕士论文
[1]InGaAsP/InP多量子阱激光器的研究[D]. 张妍.北京邮电大学 2012
本文编号：2901173
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 半导体激光器发展
1.2 量子阱激光器材料的研究进展
1.3 半导体激光器的应用
1.4 论文研究目的和内容
第2章 应变量子阱激光器基本理论
2.1 半导体激光器工作原理简介
2.2 量子阱的基本理论
2.3 应变对材料性能的影响
2.3.1 应变对带间光吸收的影响
2.3.2 应变对俄歇复合的影响
2.4 激光器材料选取
2.5 本章小结
第3章 AlGaInAs/InP应变补偿多量子阱激光器设计
3.1 应变补偿理论
3.2 量子阱理论设计
3.2.1 量子阱材料性能参数计算
3.2.2 量子阱能带计算
3.2.3 应变对禁带宽度的影响
3.2.4 应变量子阱能带带阶的计算
3.2.5 应变量子阱发射波长的确定
3.3 激光器光栅的设计
3.4 应变量子阱激光器的结构
3.5 本章小结
第4章 激光器仿真研究
4.1 器件基本结构的软件仿真
4.1.1 软件介绍
4.1.2 仿真条件
4.1.3 仿真过程及结果
4.2 应变补偿对激光器性能的影响
4.3 本章小结
第5章 1310nm量子阱激光器外延生长及器件测试
5.1 MOCVD外延生长概述
5.1.1 MOCVD概述
5.1.2 MOCVD优缺点
5.1.3 MOCVD技术难点
5.1.4 MOCVD生长过程
5.2 外延生长有源区及光栅层制作
5.2.1 有源区外延生长
5.2.2 光栅层制作
5.3 外延材料参数测试
5.3.1 X射线双晶衍射技术
5.3.2 光荧光技术
5.4 器件性能测试
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及专利
攻读硕士学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]InGaAsP/InP激光器结构与量子阱数的优化[J]. 赵霞飞,贾华宇,李灯熬,罗飚,刘应军,马臖. 激光杂志. 2017(05)
[2]2μm InGaAsSb/AlGaAsSb应变补偿量子阱结构的数值研究[J]. 安宁,刘国军,刘超,李占国,刘鹏程,魏志鹏,方玄,马晓辉. 半导体光电. 2015(02)
[3]应变量子阱能带偏置的分析与计算[J]. 华玲玲,杨阳. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[4]InGaAs/GaAs应变量子阱结构在1054nm激光器中的应用[J]. 刘安平,韩伟峰,黄茂,罗庆春. 强激光与粒子束. 2010(07)
[5]808nm高占空比大功率半导体激光器阵列[J]. 李再金,胡黎明,王烨,张星,王祥鹏,秦莉,刘云,王立军. 强激光与粒子束. 2009(11)
[6]国内大功率半导体激光器研究及应用现状[J]. 马骁宇,王俊,刘素平. 红外与激光工程. 2008(02)
[7]GaInAs/GaAs应变量子阱能带结构的计算[J]. 晏长岭,秦莉,宁永强,张淑敏,王青,赵路民,刘云,王立军,钟景昌. 激光杂志. 2004(05)
[8]可调谐半导体激光器研究及进展[J]. 徐庆扬,陈少武. 物理. 2004(07)
[9]半导体激光器及其在军事领域的应用[J]. 耿素杰,王琳. 激光与红外. 2003(04)
[10]半导体材料研究的新进展[J]. 王占国. 半导体技术. 2002(03)
博士论文
[1]新型分布反馈式半导体激光器及其阵列研究[D]. 周亚亭.南京大学 2012
硕士论文
[1]InGaAsP/InP多量子阱激光器的研究[D]. 张妍.北京邮电大学 2012
本文编号：2901173
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