收藏本站
收藏 | 论文排版

高功率半导体激光器腔面钝化及器件特性研究

许留洋  
【摘要】:随着技术的不断进步,高功率半导体激光器材料、工艺、封装水平得到快速提高,已逐步进入激光泵浦、材料处理/加工、医疗及国防应用领域。对半导体激光器应用领域的不断扩展,特别是高功率光纤激光器泵浦、激光切割、3D成型方面的应用,也使得研究人员更加关注高功率、高亮度的半导体激光器芯片技术的发展。对于激光器的高功率的输出,其腔面的工作稳定性已经成为关键性技术因素。高工作电流下,由于激光器内部的非辐射复合,特别是腔面光吸收造成的温度快速升高,引起器件性能出现退化,最终因导致器件腔面烧毁而失效,这些现象通常不可逆转。因此,在制备激光器过程中,需要采取措施进行腔面处理提高器件的腔面工作稳定性。研究发现,半导体激光器腔面的表面态是诱使器件退化的主要原因,适当的腔面钝化处理能够明显降低表面态浓度,起到提高器件性能的效果。本文从腔面COD(catastrophic optical damage)这一问题入手,在系统分析COD产生机理的基础上,分别研究了湿法S、N钝化以及S、N、Ar等离子体对GaAs样品表面的钝化行为。并将N等离子体钝化、S-Ar混合等离子体钝化,S-N混合等离子体钝化分别应用于980nm InGaAs应变QW半导体激光器腔面处理工艺,明显改善了半导体激光器的输出功率和工作稳定性。本论文主要研究内容分为以下方面:1.理论介绍了量子阱激光器的基本输出特性,分析了严重影响器件输出特性的COD发生的机理,以及对半导体激光器稳定性带来的影响,并对造成半导体激光器COD的主要根源—表面态进行了深入分析,并对等离子体技术基础知识,以及等离子体技术在半导体激光器腔面钝化方面的应用进行了介绍。通过半导体激光器腔面膜理论,对前、后腔面膜进行了设计与优化,为获得高功率、高稳定性半导体激光器提供了理论基础。2.开展了GaAs表面湿法S钝化以及湿法N钝化的工艺研究。通过GaAs的湿法S钝化工艺研究,发现湿法S钝化存在严重的表面刻蚀及污染现象,同时钝化效果稳定性较差。主要采用肼溶液进行了湿法N钝化工艺研究,通过对钝化条件的优化,实现了具有良好钝化效果的GaAs表面N钝化工艺,表面光洁、平整,形貌明显优于湿法S钝化。3.开展了GaAs表面等离子体钝化工艺实验研究。分别采用N等离子、S-Ar混合等离子体、S-N混合等离子体对GaAs样品进行钝化处理,实现了不同的GaAs表面钝化效果,并分析了其PL(Photoluminescence)变化的物理机制。通过优化钝化工艺,以及进行样品后续退火实现了对GaAs样品表面离子轰击引起损伤的修复,最终得到性能稳定、PL特性良好的GaAs表面。对等离子体处理样品与湿法钝化处理样品进行了形貌比较分析,表明等离子体处理样品表面光洁、平整,比较适合于激光器芯片的腔面处理工艺。4.开展了980nm InGaAs应变QW半导体激光器的制备工艺与腔面处理工艺研究。分别采用不同的钝化方法对解理后的激光器芯片腔面进行钝化处理,并进行了前腔面AlN增透膜、后腔面三对Si/SiO_2高反膜的磁控溅射工艺制备。溅射制备的AlN薄膜折射率约为2.1,通过不同厚度的AlN单层膜制备即可满足GaAs基半导体激光器前腔面反射率需要,Si/SiO_2高反膜的反射率为96.7%。经不同钝化方法处理后,激光器芯片的COD阈值功率明显提高,其中S、N混合等离子体处理对980nm半导体激光器的COD阈值功率具有更好的改善作用,得到约一倍的提高效果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;半导体激光器[J];中国光学与应用光学文摘;2000年01期
2 ;微型面发光半导体激光器[J];航空精密制造技术;2000年01期
3 ;采用蓝色半导体激光器的光盘[J];光机电信息;2000年01期
4 刘凤英,王艳辉,李桂琴;半导体激光器发展概论[J];物理与工程;2000年06期
5 完颜圣;半导体激光器商品的未来发展[J];激光与光电子学进展;2000年06期
6 郭明秀,俞晓梅;硅基蓝光半导体激光器[J];激光与光电子学进展;2000年09期
7 ;美开发军民两用半导体激光器[J];激光与光电子学进展;2000年11期
8 江涛;量子阱结构红外半导体激光器[J];红外;2000年07期
9 ;半导体激光器[J];中国光学与应用光学文摘;2001年02期
10 金友;日趋成熟的数千瓦级半导体激光器[J];光机电信息;2001年01期
11 孙梅生,卢威,徐小鹏;浪涌对半导体激光器的危害与消除方法[J];激光杂志;2002年06期
12 ;半导体激光器[J];中国光学与应用光学文摘;2003年03期
13 王路威;半导体激光器的发展及其应用[J];成都大学学报(自然科学版);2003年03期
14 ;微型半导体激光器[J];光机电信息;2003年10期
15 Alix L Paultre;半导体激光器实现了选择性波长输出[J];今日电子;2004年08期
16 刘玉金;张胜海;钱兴中;冯秀琴;;光注入控制的半导体激光器的混沌及其同步[J];长春理工大学学报;2006年01期
17 徐辉;杨昌茂;车振;;半导体激光器的温度特性分忻与设计思路[J];水雷战与舰船防护;2008年04期
18 齐海兵;;半导体激光器的数值模拟方法研究[J];黄石理工学院学报;2008年02期
19 江兴;;新型孤子半导体激光器[J];半导体信息;2008年03期
20 米朝伟;孙亚威;张胜海;;双区半导体激光器的超混沌及同步[J];激光与光电子学进展;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张兴德;;半导体激光器的进展及其在军事上的应用[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 陈良惠;;我国半导体激光器的新进展(报告内容摘要)[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
3 张玉驰;王晓勇;李刚;王军民;张天才;;自由运转半导体激光器边模间的强度起伏关联[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
4 雷志锋;黄云;杨少华;;半导体激光器的可靠性筛选和寿命评价[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
5 徐强;;半导体激光器的矢量光场分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
6 肖树妹;梅海平;黄宏华;饶瑞中;;半导体激光器电流频率调制率的测量[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 胡静芳;陈斌;陆道理;詹敦平;;基于半导体激光器的近红外农产品品质专用检测仪的设计[A];科学仪器服务民生学术大会论文集[C];2011年
8 刘贤炳;梁元涛;李蔚;杨名;丁勇;杨宁;徐国伟;龙熙平;杨铸;;直接调制半导体激光器的非线性动力学特性研究[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
9 陈炳林;张河;孙全意;;微型大电流窄脉宽半导体激光器电源的研究[A];中国仪器仪表学会学术论文集[C];2004年
10 许文海;王艳;林龙涛;;半导体激光器环境温度控制仪的研究[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(下册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许留洋;高功率半导体激光器腔面钝化及器件特性研究[D];长春理工大学;2016年
2 卢林林;基于重构等效啁啾技术的1.3μm DFB半导体激光器及其阵列研究[D];南京大学;2014年
3 张欣;基于量子阱混杂技术的快速波长可切换Ⅴ型耦合腔半导体激光器研究[D];浙江大学;2015年
4 王涛;高功率宽区半导体激光器侧向光束质量控制研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年
5 涂娟;原子干涉仪用半导体激光器的智能稳频系统[D];中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所);2016年
6 邓军;半导体激光器驱动模式与可靠性研究[D];吉林大学;2008年
7 郜峰利;半导体激光器低频电噪声的特性及其检测技术研究[D];吉林大学;2008年
8 冯列峰;半导体激光器光电特性的研究[D];天津大学;2007年
9 李再金;半导体激光器腔面光学膜关键技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
10 常国龙;半导体激光器辐射效应及影响研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱忠阳;半导体激光器腔面钝化的研究[D];长春理工大学;2010年
2 刘元元;互注入半导体激光器动态特性研究[D];西南大学;2011年
3 康健斌;脉冲式半导体激光器驱动源的设计[D];西安电子科技大学;2011年
4 郭少华;半导体激光器特性参数测量系统的设计研制[D];天津工业大学;2005年
5 张毅;半导体激光器光混沌和同步的理论研究[D];西南师范大学;2005年
6 徐雅璠;半导体激光器恒功率驱动模式的实验研究[D];吉林大学;2006年
7 王洪梅;具光学反馈的半导体激光器的稳定性及分支分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 孔慧君;半导体激光器非线性动态行为的研究[D];西南大学;2007年
9 陈志娟;通用半导体激光器驱动模块的设计与制作[D];吉林大学;2008年
10 陈长虹;半导体激光器模块应用技术研究[D];吉林大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;半导体激光器应用市场广阔[N];中国电子报;2000年
2 正 子;超宽带半导体激光器问世[N];光明日报;2002年
3 王晶;朗讯贝尔实验室推出新款半导体激光器[N];通信产业报;2002年
4 周硕;日亚化学推出488nm波长半导体激光器[N];电子资讯时报;2008年
5 ;高性能超宽带半导体激光器[N];人民邮电;2002年
6 记者 齐芳通讯员 刘力;我国氮化镓蓝光半导体激光器研究取得重大突破[N];光明日报;2007年
7 中国科学院半导体研究所研究员 惠州市中科光电有限公司副总经理 李玉璋;光存储技术升级考验元器件配套能力[N];中国电子报;2005年
8 刘晶;超宽带半导体激光器问世[N];中国电子报;2002年
9 邵珍珍 本报记者 张显峰;蓝光半导体激光器让300张光盘变1张[N];科技日报;2005年
10 记者 张兆军;我大功率半导体激光器“刺破”国外技术壁垒[N];科技日报;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978