642 nm红光激光器有源区量子阱混杂的研究

摘要

随着激光显示技术的快速发展，对高性能红光激光光源的需求愈发迫切。采用张应变的GaIn P量子阱可以获得更短波长的红光，但其受到的光学灾变损伤效应更为严重，因而光电特性和可靠性面临着挑战。采用非吸收窗口结构可以有效抑制腔面光吸收造成的材料损伤，通过量子阱混杂技术制作非吸收窗口是一种工艺方便，可靠性较好的方法，具有很好的应用潜力。
　　本论文主要针对642nm红光激光器的有源区开展了量子阱混杂的实验研究。实验中642nm红光激光器外延结构采用MOCVD技术生长而成，有源区采用9nm厚的张应变Gao.65Ino.35P双量子阱。分别采用了离子注入法和杂质扩散法的两种方法来诱导量子阱混杂。离子注入诱导混杂时，需要引入快速后退火工艺来加速混杂过程，杂质扩散法诱导混杂时，需要先在外延结构上生长ZnO薄膜来提供杂质源。
　　离子注入诱导混杂时，采用低能生物改性离子注入设备在去掉了表面GaAs欧姆接触层的642nm红光激光器外延结构中注入N离子，注入能量为40KeV，注入剂量为le17 ions/cm2；离子注入完成后对样品进行快速热退火来加速诱导量子阱混杂，退火温度为730℃，退火时间为60s-300s，间隔为60s。实验发现所有样品均发生了波长蓝移，且蓝移量随退火时间增加的而增加，300s时获得了24.7nm的最大蓝移量。同时还发现长时间的退火会对红光激光器外延结构的晶体品质和表面形貌造成不利影响。
　　杂质扩散法诱导混杂时，首先釆用磁控溅射在GaAs衬底上生长ZnO薄膜，根据测试结果得到了最合适的溅射参数（溅射功率70W、溅射压强1.5Pa、氩氧比20sccm：10sccm、衬底温度为室温）；再在去掉了表面GaAs欧姆接触层的642nm红光激光器外延结构上溅射ZnO薄膜；最后通过Ar气保护、600℃下的高温退火使Zn杂质扩散进入642nm红光激光器有源区来诱导量子阱混杂，退火时间为1min-240min。实验发现样品表面粗糙度随退火时间的增加而增大。

目录

声明

1 绪论

1.1 半导体激光器简介

1.2 红光激光器的研究进展

1.3 本论文的研究意义

1.4 量子阱混杂技术简介

1.5 本论文的主要内容

1.6 本章小结

2 实验内容与测试方法

2.1 离子注入实验

2.2 快速热退火实验

2.3 磁控溅射制备ZnO薄膜

2.4 高温扩散实验

2.5 本论文中的材料测试方法简介

2.6 本章小结

3 离子注入法诱导量子阱混杂的研究

3.1 芯片结构与测试分析

3.2 实验参数

3.3 实验结果分析

3.4 本章小结

4 杂质扩散法诱导量子阱混杂的研究

4.1 芯片结构与测试

4.2 实验方案

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

5 总结

致谢

参考文献