AlGaInAs近红外半导体激光器外延结构的退化机理研究

发布时间：2023-02-20 17:01

　　AlGaInAs材料体系作为有源区具有阈值电流密度低,调制速度以及外微分量子效率较高等优点,成为发射波长为1310 nm及1550 nm的半导体激光器不可或缺的选材,这一波段的半导体激光器在光纤通信和光纤传感器等领域都得到了越来越广泛的应用。近年来,随着半导体激光器输出功率的不断增大和性能的不断提高,其应用的市场也在不断地扩大,然而,器件的可靠性仍然是限制其应用的重要因素之一。尤其对于结构相对较为复杂的四元结构体系,其结构中的缺陷比二元及三元体系更复杂,此外,由于四元系长发射波长激光器各性能参数对温度比较敏感,其高温退化过程就显得更为显著。因此,对AlGaInAs量子阱半导体激光器进行深入、全面的失效机理研究进而提高其可靠性,依然是一个非常重要的研究课题。由于半导体激光器经过较长的工作时间后,通常会发生电流或者电压的过载、电流浪涌、热过载等现象,这些热效应会在器件的内部形成热量的累积,造成有源区中的局部温度过高进而形成缺陷。缺陷密度达到一定程度,就会影响半导体激光器的性能参数,使器件劣化,导致激光器发生退化甚至是失效。本文主要以Al_0.07Ga_0.22<...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 Ⅲ/Ⅴ族量子阱半导体激光器简介
        1.1.1 Ⅲ/Ⅴ族量子阱半导体激光器的发展历程
        1.1.2 Ⅲ/Ⅴ族半导体激光器的主要应用
    1.2 Ⅲ/Ⅴ族三元、四元半导体激光器外延材料的晶格结构及退化机理介绍..
        1.2.1 Ⅲ/Ⅴ族三元、四元半导体激光器外延材料的晶格结构
        1.2.2 Ⅲ/Ⅴ族三元、四元半导体激光器的主要退化机理
    1.3 Ⅲ/Ⅴ族多元体系半导体激光器的退化机理在国内外的研究进展
    1.4 本论文的研究目的与研究工作
第2章 半导体激光器外延结构的性能表征测试方法
    2.1 阴极荧光技术
    2.2 高分辨率X射线衍射仪
    2.3 光致发光光谱仪
    2.4 时间分辨光致发光光谱仪
    2.5 扫描电子显微镜
    2.6 激光拉曼光谱仪
    2.7 本章小结
第3章 AlGaInAs量子阱外延结构的MOCVD生长及结构表征
    3.1 MOCVD外延系统介绍
    3.2 AlGaInAs应变量子阱外延结构的生长工艺
    3.3 AlGaInAs应变量子阱外延结构的均匀性表征
    3.4 AlGaInAs应变量子阱外延层的组分测定与分析
    3.5 AlGaInAs应变量子阱外延结构的热处理工艺
    3.6 AlGaInAs应变量子阱外延片的结构性能测试与分析
    3.7 本章小结
第4章 AlGaInAs应变量子阱半导体激光器外延结构中热处理引发的缺陷类型及演变过程
    4.1 研究背景
    4.2 AlGaInAs应变量子阱外延片的荧光寿命分析
    4.3 AlGaInAs应变量子阱外延片的空间分辨阴极荧光测试与性能表征
    4.4 本章小结
第5章 温度对AlGaInAs应变量子阱半导体激光器外延结构光学性能的影响
    5.1 研究背景
    5.2 温度对AlGaInAs应变量子阱外延结构的PL发光峰强度的影响
    5.3 温度对AlGaInAs应变量子阱外延结构的PL发光峰位的影响
    5.4 温度对AlGaInAs应变量子阱外延结构的PL发光峰半高宽的影响
    5.5 AlGaInAs应变量子阱外延结构的PL发光峰能量与半高宽间的关系
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 改进器件高温热稳定性的建议
    6.3 研究展望
参考文献
附录 英文缩略词列表
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3746963