MBE生长940nm半导体激光器研究

摘要

论文对InGaAs/AlGaAs高功率940nm应变量子阱半导体激光器进行了研究.对应变量子阱激光器的结构进行了优化设计,对半导体激光器的阱层、垒层、波导层和限制层的厚度及In、Al元素的含量进行了研究和设计.研究了影响MBE生长GaAs、AlGaAs和InGaAs等单晶材料质量的一些因素,对MBE生长温度、生长时间和生长时的Ⅴ-Ⅲ族束流比进行了研究.采用分子束外延设备MBE（molecular beam epitaxy）对所设计的应变量子阱结构激光器进行晶体生长.对限制层的掺杂浓度进行了研究与设计.最终获得InGaAs/AlGaAs结构的940nm应变量子阱半导体激光器.

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1高功率量子阱激光器的应用前景

1.2分子束外延(MBE)技术概述

第二章应变量子阱半导体激光器光增益理论

2.1量子尺寸效应和量子能级

2.2应变、晶格失配与临界厚度

2.3InGaAs/GaAs应变量子阱的光增益

2.4InGaAs/GaAs应变量子阱的阈值电流密度

2.4.1 InGaAs/GaAs应变量子阱激光器的透明电流密度

2.4.2阈值电流密度

第三章940nm应变量子阱激光器的设计与分析

3.1 940nm激光器中的应变量子阱的设计

3.2任意折射率分布波导结构分析模型

3.3InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器结构优化设计

3.3.1波导结构的优化设计

3.3.2限制层结构的优化设计

第四章V80H分子束外延(MBE)设备与材料测试分析技术

4.1V80H分子束外延(MBE)设备

4.1.1分子束炉及快门

4.1.2反射式高能电子衍射仪(RHEED)

4.2材料分析测试技术

4.2.1光荧光谱(PL谱)

4.2.2X射线双晶衍射技术

4.2.3电化学C-V测试

4.2.4HALL效应测试

4.2.5场发射扫描电镜

第五章InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱材料的分子束外延生长

5.1分子束外延生长过程

5.2分子束外延(MBE)工艺简述

5.3 GaAs、GaAlAs单晶材料的MBE生长

5.3.1衬底的制备与选取

5.3.2原子表面再构

5.3.3 GaAs GaAlAs单晶材料的生长

5.4掺杂研究

5.5量子阱与超晶格结构的生长

5.5.1GaAs/GaAlAs量子阱

5.5.2 GaAs/GaAlAs多周期量子阱

第六章InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱材料的MBE生长及器件特性

6.1 InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器的生长

6.2激光器外延材料的检测和分析

6.2.1光致荧光谱(PL)

6.2.2电化学C-V测试

6.2.3双晶X射线衍射测量

6.3高功率InGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱激光器制备后工艺流程

6.4器件特性

结论

致谢

参考文献