GaSb基VCSEL制备工艺研究

发布时间：2023-10-06 08:39

　　2-5μm中红外波段垂直腔表面发射激光器(VCSEL)具有功耗低、发散角小、无像散圆形光斑、高调制带宽、良好的波长稳定性、低制作成本、可实现超小型的高密度二维封装等优点,是分子光谱测量、生化检测、激光雷达及热成像等领域迫切需求的理想光源。例如在监测污染气体CO、CH₄、NH₃及HF的TDLAS(可调谐激光二极管吸收光谱测试)系统中,采用VCSEL作为光源将大大降低光束整形和耦合封装的复杂性及成本,减小系统的尺寸,而且其调制速率可以达到几十Gbit/s,被认为是将来替代分布反馈(DFB)激光器的最佳器件。由于GaSb材料可以覆盖整个中红外波段,是发展该波段VCSEL的最佳材料体系。亚波长光栅结构具有高折射率差和模式选择的作用,为了能实现基横模激射,利用高对比度亚波长光栅(HCG)取代传统DBR组成HCG-VCSEL。1.根据VCSEL的工作原理和HCG的结构特性,设计一种用于2μm波段GaSb基VCSEL的TM偏振亚波长光栅反射镜,研究光栅的周期、深度、占空比及低折射率亚层的厚度等结构参数对其反射特性的影响。并对集成HCG的GaSb基VCSEL...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 VCSEL简介
    1.2 VCSEL的研究进展
    1.3 GaSb基 VCSEL的应用
    1.4 GaSb基 VCSEL的研究进展与现状分析
    1.5 本论文主要研究内容
第2章 集成高对比度亚波长光栅的VCSEL结构与工艺设计
    2.1 结构设计
        2.1.1 VCSEL工作原理及结构特性
        2.1.2 分布布拉格反射镜的结构特性
        2.1.3 亚波长光栅反射镜结构设计
        2.1.4 亚波长光栅VCSEL结构设计
    2.2 亚波长光栅VCSEL制备工艺设计
        2.2.1 HCG-VCSEL制备流程设计
        2.2.2 器件版图设计
    2.3 本章小结
第3章 高对比度亚波长光栅反射镜制备工艺研究
    3.1 薄膜生长技术
    3.2 亚波长光栅曝光技术研究
        3.2.1 全息光刻
        3.2.2 全息光栅的表征
        3.2.3 电子束曝光制备光栅
    3.3 感应耦合等离子体刻蚀(ICP)技术研究
        3.3.1 ICP的工作原理
        3.3.2 ICP刻蚀光栅形貌研究
        3.3.3 亚波长光栅反射镜的特性测试及分析
    3.4 本章小结
第4章 GaSb基 HCG-VCSEL的制备技术
    4.1 GaSb材料湿法刻蚀工艺
        4.1.1 GaSb湿法刻蚀腐蚀液选择
        4.1.2 实验方法
        4.1.3 刻蚀速率及形貌分析
    4.2 精确对准工艺研究
    4.3 电极工艺
    4.4 本章小节
第5章 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3851511