InP基长波长晶体管激光器（特邀）

发布时间：2024-09-17 15:44

　　 晶体管激光器同时具有激光器的光发射功能与晶体管的电流控制功能,表现出多种新颖的光电特性.相对于短波长GaAs基器件,InP基长波长晶体管激光器更适合于光纤通信系统应用因而具有重要研究价值.本文主要介绍发光波长在1.3μm与1.5μm的InP基长波长晶体管激光器的研究进展,对不同结构器件的特点及可用于提高器件性能的相关器件设计进行了分析和讨论.根据器件波导结构的不同目前已报道的边发射晶体管激光器主要包括浅脊、掩埋及深脊结构三种类型.浅脊晶体管激光器中有源量子阱材料被置于重掺杂基区材料之中,使得InP基晶体管激光器只能在低温工作.掩埋结构的InP基晶体管激光器采用npnp型InP电流阻挡层掩埋脊条型有源材料,制作工艺过于复杂,不利于降低器件成本.深脊晶体管激光器中量子阱有源区材料位于重掺杂基区材料之上,可同时减小掺杂杂质扩散及基区材料光吸收的不利影响,基于该结构实现了InP基1.5μm波段晶体管激光器室温连续电流工作.数值计算研究表明,在深脊晶体管激光器量子阱中进行n型掺杂及在其发射极波导中引入由反向pn结构成的电流限制通道均可以减少载流子向缺陷的扩散,进而减小缺陷的不利影响,提高器件性能...

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【部分图文】：

图7深脊波导结构TL结构示意图及InP基深脊TL截面SEM图[21]

深脊型TL结构如图7(a）所示，器件结构左右对称，图中显示了其右侧一半.可见与浅脊TL中量子阱有源区材料被p型基区材料包围的情况不同，深脊TL中量子阱有源区材料位于重掺杂基区材料之上.并且，其发射极波导刻蚀穿过量子阱材料停止于p型基区材料之中，这也是其被称为深脊结构的原因[20-....

图8室温工作InP基深脊TL材料结构[24]

中国科学院半导体研究所利用深脊波导结构成功研制出了可在室温连续电流下工作的InP基长波长TL[24].其材料结构如图8所示，采用InGaAsP多量子阱为有源区材料，在量子阱材料及基区材料之间引入了一层厚为90nm的无掺杂的InGaAsP间隔层材料以进一步减少重掺杂....

图9InP深脊TL共发射极光电特性[24]

图9(c）为器件室温下的发光光谱.因为器件中没有制作光栅结构，所以器件为多纵模工作，波长在1535nm至1538nm之间.图9(d）为器件10oC时共发射极工作模式下的整流特性.可见，器件在100mA基极电流及VCE=2V条件下的共发射极电流放大系数（IC/IB）分....

图10共发射极模式量子阱掺杂浓度分别为0至1×1018cm-3时TL的光功率和电流放大系数特性

基于Crosslight-PICs3D软件的数值计算研究表明在深脊TL的量子阱材料中引入n型掺杂可以明显改善器件的光电特性[25].用于计算器件的结构与图8一致.如图10(a）所示，量子阱侧壁缺陷复合速率设置为1×104cm-1时量子阱无掺杂器件共发射极模式的基极阈值电流为38....

本文编号：4005673