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GaInAsSb/AlGaAsSb半导体激光器器件工艺及表征技术研究

简贵胄  
【摘要】:本论文对2μm 波段 GaInAsSb/AlGaAsSb 多量子阱半导体 激光器的器件工艺及器件性能表征技术进行了研究。建立了计算机 控制的脉冲工作条件下半导体激光器参数测试系统;研究了该器件 制作所需用的湿法刻蚀工艺:并进行了脊型波导结构激光器件的工 艺流片和性能测试表征,得到以下结果: 我们利用实验室现有设备建立了采用GPIB 总线相连按,由 计算机进行控制的半导体激光器脉冲特性测试系统,用于进行半导 体激光器的I-P、I-V特性研究。该测试系统在脉冲测量中驱动电流 可达1A以上,脉宽可在100ns以下。 对基于酒石酸的腐蚀液进行了研究。实验结果表明由氢氟 酸、酒石酸和双氧水构成的腐蚀液适用于GaSb/AlGaAsSb器件的工 艺制作。该腐蚀液对于GaSb和AlGaAsSb材料具有稳定的刻蚀速率, 选用合适的溶液组份可以得到较低的刻蚀速率,并发现该腐蚀液对 AlGaAsSb 的腐蚀速率和其Al组份之间呈抛物线关系,在合适的Al 组份下可对AlGaAsSb和GaSb两种材料进行非选择性的刻蚀。 选用 MBE生长的 GalnAsSb/AlGaAsSb激光器材料,采用脊 型波导器件工艺进行了器件流片。器件为加宽波导分别限制结构, 具有3个量子阱。在室温准连续条件下获得了激射输出,阈值电流 为90mA,最高脉冲激射温度达到 80℃。 研究了该器件在脉冲电流驱动下的I-P特性,测量结果表明 导致激光器尚不能在室温连续下受激的主要原因仍然是有源区非辐 射复合太大及产生的热量无法有效耗散,致使激光器注入电流在刚 达到阈值就开始进入饱和状态,导致无法激射。 对GaInAsSb/AlGaAsSb激光器激射光谱进行了研究。实验结 果表明:随着注入电流的增大,有源区温度的升高所引起的光谱红 移超过了由注入电流增大引起载流于分布变化所致的光谱兰移。这 两种效应共同作用使得该器件的激射光谱随着注入电流的的增加向 长波方向移动。


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