265nm深紫外激光器结构设计研究
发布时间：2021-06-09 15:15
深紫外波段的激光器在高密度光数据存储、医疗杀菌、激光显示和卫星通信等领域都有着十分广泛的应用。近几年来国内外的学者及研究机构都对深紫外波段的激光器有着强烈的探索兴趣。目前深紫外激光器选用的是三元化合物AlGaN材料,通过调控A1N和GaN组成的三元化合物AlGaN中的A1组分,可以覆盖深紫外波段（220nm～280nm）。本研究的目标是激射出265nm波段的激光器件结构,并在该结构的基础上对器件进行优化,以获得更好的激光输出特性。本论文的主要工作内容如下:介绍了激光器的国内外发展现状,指明该研究方向的意义。并详细探讨了激光器件的工作机制及工作物质—AlGaN材料性质。另外也介绍了对该激光器件进行电学及光学模拟运算所用到的物理方程及其调用的各种模型。本仿真研究的环境是基于CrossLight公司旗下的Lastip软件,所以对该软件的操作流程也做了简单的说明。本论文所设计激光器为功率型激光器,其目标激射波长265nm。先设计了最基本的双异质结构,有源区采用的是Al0.58GaN/Al0.68GaN的量子阱结构。但是此结构生成的光子能量沿器件的有源区分散,为了使输出能量集中,在该结构的P型包...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文内容与结构安排
1.3.1 论文内容
1.3.2 结构安排
2 深紫外激光器的工作原理及器件结构模型
2.1 激光器工作原理
2.1.1 有源区
2.1.2 波导和腔
2.2 工作物质-AlGaN材料
2.2.1 AlGaN材料的物理化学性质
2.2.2 AlGaN材料能带模型
2.3 激光器电学模拟
2.3.1 电学模拟方程
2.3.2 漂移-扩散模型
2.3.3 极化电荷模型
2.4 激光器光学模拟
2.4.1 矢量Helmholtz波动方程
2.4.2 折射率模型
2.5 本章小结
3 仿真环境及激光特性介绍
3.1 CrossLight仿真环境简介
3.2 Lastip软件介绍
3.3 Lastip软件仿真流程
3.4 激光器特性
3.4.1 阈值电流密度
3.4.2 伏—安特性
3.4.3 输出光功率
3.4.4 激光波长
3.4.5 出射光的发散角
3.5 本章小结
4 265nm深紫外激光器设计及其优化
4.1 265nm深紫外激光器基本结构
4.2 脊型量子阱结构激光器
4.2.1 有源区结构优化
4.2.2 电子阻挡层
4.3 非对称波导层结构优化
4.3.1 非对称波导Al组分优化
4.3.2 波导层厚度优化
4.4 激光器输出特性
4.5 极化效应对激光器性能影响
4.6 本章小结
5 265nmBGaN新型激光器
5.1 BN材料性质
5.2 六方氮化硼性质
5.2.1 光电性能
5.2.2 六方氮化硼与氮化铝比较
5.3 265nmBGaN新型激光器建模
5.4 激光器输出特性
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 下一步工作的展望
参考文献
个人简介、在校期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子阱层和垒层具有不同Al组分的270/290/330nm AlGaN基深紫外LED光电性能[J]. 王福学,叶煊超. 发光学报. 2017(01)
[2]中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器[J]. 军民两用技术与产品. 2017(01)
[3]InGaN/GaN量子阱垒层和阱层厚度对GaN基激光器性能的影响及机理[J]. 周梅,赵德刚. 物理学报. 2016(07)
[4]全球氮化镓激光器材料及器件研究现状[J]. 刘建平,杨辉. 新材料产业. 2015(10)
[5]2μm半导体激光器有源区量子阱数的优化设计[J]. 安宁,刘国军,李占国,李辉,席文星,魏志鹏,马晓辉. 红外与激光工程. 2015(07)
[6]高功率皮秒紫外激光器新进展[J]. 毛小洁. 中国光学. 2015(02)
[7]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[8]极化效应对氮化镓型LED性能影响分析[J]. 张建亚,黄勇林,赵宇坤. 光通信研究. 2013(04)
[9]功率半导体器件基础[J]. B.J.巴利加,韩郑生,陆江,宋李梅,孙宝刚. 电力电子. 2013(03)
[10]半导体激光器系统设计[J]. 雷海东. 中国仪器仪表. 2011(12)
博士论文
[1]GaN基激光器的内部参数研究[D]. 程洋.中国科学技术大学 2018
[2]立方氮化硼薄膜的相变和光、电性能研究[D]. 张晓康.兰州大学 2009
[3]立方氮化硼线性电光效应和紫外光电效应的研究[D]. 曹昆.吉林大学 2008
硕士论文
[1]280nm AlGaN基半导体激光器有源区结构的仿真研究[D]. 臧俊微.郑州大学 2018
[2]高功率波导激光器中高阶模式抑制研究[D]. 康达.西南交通大学 2018
[3]氮化硼薄膜的微结构及光学性能研究[D]. 张子昌.电子科技大学 2018
[4]300nm GaN基半导体激光器结构研究[D]. 杨炎.郑州大学 2017
[5]大功率低阈值半导体激光器研究[D]. 刘梦涵.北京工业大学 2016
[6]极化效应对近紫光LED影响的数值模拟与分析[D]. 代颖.沈阳工业大学 2016
[7]AlGaN基深紫外LED器件结构的模拟研究[D]. 张敏.华中科技大学 2015
[8]1.47μm半导体激光器结构设计与模拟[D]. 陈为波.长春理工大学 2013
[9]GaN材料的极化特性研究[D]. 杜坤.西安电子科技大学 2011
[10]立方氮化硼紫外光电效应的研究[D]. 冯双.吉林大学 2010
本文编号：3220816
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文内容与结构安排
1.3.1 论文内容
1.3.2 结构安排
2 深紫外激光器的工作原理及器件结构模型
2.1 激光器工作原理
2.1.1 有源区
2.1.2 波导和腔
2.2 工作物质-AlGaN材料
2.2.1 AlGaN材料的物理化学性质
2.2.2 AlGaN材料能带模型
2.3 激光器电学模拟
2.3.1 电学模拟方程
2.3.2 漂移-扩散模型
2.3.3 极化电荷模型
2.4 激光器光学模拟
2.4.1 矢量Helmholtz波动方程
2.4.2 折射率模型
2.5 本章小结
3 仿真环境及激光特性介绍
3.1 CrossLight仿真环境简介
3.2 Lastip软件介绍
3.3 Lastip软件仿真流程
3.4 激光器特性
3.4.1 阈值电流密度
3.4.2 伏—安特性
3.4.3 输出光功率
3.4.4 激光波长
3.4.5 出射光的发散角
3.5 本章小结
4 265nm深紫外激光器设计及其优化
4.1 265nm深紫外激光器基本结构
4.2 脊型量子阱结构激光器
4.2.1 有源区结构优化
4.2.2 电子阻挡层
4.3 非对称波导层结构优化
4.3.1 非对称波导Al组分优化
4.3.2 波导层厚度优化
4.4 激光器输出特性
4.5 极化效应对激光器性能影响
4.6 本章小结
5 265nmBGaN新型激光器
5.1 BN材料性质
5.2 六方氮化硼性质
5.2.1 光电性能
5.2.2 六方氮化硼与氮化铝比较
5.3 265nmBGaN新型激光器建模
5.4 激光器输出特性
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 下一步工作的展望
参考文献
个人简介、在校期间发表的学术论文与研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]量子阱层和垒层具有不同Al组分的270/290/330nm AlGaN基深紫外LED光电性能[J]. 王福学,叶煊超. 发光学报. 2017(01)
[2]中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器[J]. 军民两用技术与产品. 2017(01)
[3]InGaN/GaN量子阱垒层和阱层厚度对GaN基激光器性能的影响及机理[J]. 周梅,赵德刚. 物理学报. 2016(07)
[4]全球氮化镓激光器材料及器件研究现状[J]. 刘建平,杨辉. 新材料产业. 2015(10)
[5]2μm半导体激光器有源区量子阱数的优化设计[J]. 安宁,刘国军,李占国,李辉,席文星,魏志鹏,马晓辉. 红外与激光工程. 2015(07)
[6]高功率皮秒紫外激光器新进展[J]. 毛小洁. 中国光学. 2015(02)
[7]大功率半导体激光器研究进展[J]. 王立军,宁永强,秦莉,佟存柱,陈泳屹. 发光学报. 2015(01)
[8]极化效应对氮化镓型LED性能影响分析[J]. 张建亚,黄勇林,赵宇坤. 光通信研究. 2013(04)
[9]功率半导体器件基础[J]. B.J.巴利加,韩郑生,陆江,宋李梅,孙宝刚. 电力电子. 2013(03)
[10]半导体激光器系统设计[J]. 雷海东. 中国仪器仪表. 2011(12)
博士论文
[1]GaN基激光器的内部参数研究[D]. 程洋.中国科学技术大学 2018
[2]立方氮化硼薄膜的相变和光、电性能研究[D]. 张晓康.兰州大学 2009
[3]立方氮化硼线性电光效应和紫外光电效应的研究[D]. 曹昆.吉林大学 2008
硕士论文
[1]280nm AlGaN基半导体激光器有源区结构的仿真研究[D]. 臧俊微.郑州大学 2018
[2]高功率波导激光器中高阶模式抑制研究[D]. 康达.西南交通大学 2018
[3]氮化硼薄膜的微结构及光学性能研究[D]. 张子昌.电子科技大学 2018
[4]300nm GaN基半导体激光器结构研究[D]. 杨炎.郑州大学 2017
[5]大功率低阈值半导体激光器研究[D]. 刘梦涵.北京工业大学 2016
[6]极化效应对近紫光LED影响的数值模拟与分析[D]. 代颖.沈阳工业大学 2016
[7]AlGaN基深紫外LED器件结构的模拟研究[D]. 张敏.华中科技大学 2015
[8]1.47μm半导体激光器结构设计与模拟[D]. 陈为波.长春理工大学 2013
[9]GaN材料的极化特性研究[D]. 杜坤.西安电子科技大学 2011
[10]立方氮化硼紫外光电效应的研究[D]. 冯双.吉林大学 2010
本文编号：3220816
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3220816.html
