收藏本站
收藏 | 论文排版

AlGaInAs近红外半导体激光器外延结构的退化机理研究

宋悦  
【摘要】:AlGaInAs材料体系作为有源区具有阈值电流密度低,调制速度以及外微分量子效率较高等优点,成为发射波长为1310 nm及1550 nm的半导体激光器不可或缺的选材,这一波段的半导体激光器在光纤通信和光纤传感器等领域都得到了越来越广泛的应用。近年来,随着半导体激光器输出功率的不断增大和性能的不断提高,其应用的市场也在不断地扩大,然而,器件的可靠性仍然是限制其应用的重要因素之一。尤其对于结构相对较为复杂的四元结构体系,其结构中的缺陷比二元及三元体系更复杂,此外,由于四元系长发射波长激光器各性能参数对温度比较敏感,其高温退化过程就显得更为显著。因此,对AlGaInAs量子阱半导体激光器进行深入、全面的失效机理研究进而提高其可靠性,依然是一个非常重要的研究课题。由于半导体激光器经过较长的工作时间后,通常会发生电流或者电压的过载、电流浪涌、热过载等现象,这些热效应会在器件的内部形成热量的累积,造成有源区中的局部温度过高进而形成缺陷。缺陷密度达到一定程度,就会影响半导体激光器的性能参数,使器件劣化,导致激光器发生退化甚至是失效。本文主要以Al_(0.07)Ga_(0.22)In_(0.71)As应变量子阱近红外半导体激光器的外延结构为研究对象,在170℃对其进行热处理,来加速其性能的老化过程,从而模拟器件经历了较长的工作时间后,其有源区的温升情况。研究了热处理时间对外延片的光学性能以及结构性能的影响;分析了有源区由于热效应所导致的组分变化情况以及组分的扩散过程;此外,还对组分变化引起的缺陷类型和缺陷的演变过程进行了表征,进而对其退化机理进行了探究。得到的实验结果主要有:1、采用空间高分辨阴极荧光技术(SRCL),研究了AlGaInAs应变量子阱(QW)外延结构由热处理诱导的微观结构改变和演化过程。发现AlGaInAs应变量子阱外延结构经过4小时170℃热处理,CL发光峰值能量的空间分布呈现出明显的离散化;确定了组分分布出现离析。其PL寿命比未处理样品的下降了近20倍。缺陷密度的增多以及组分的波动,In原子显著的层间扩散过程,都会使得晶格质量发生严重的恶化,这些因素很可能是导致PL寿命显著减小的重要原因。2、从空间高分辨光谱图中,明显的发现了量子阱层中热处理所导致的暗点型缺陷的存在,缺陷点处的发光峰位与正常区域的相比发生了蓝移,确定了缺陷富集区域所含有的In原子含量比周围区域的少;In原子在暗点附近的扩散过程是非对称的,且In原子的扩散过程主要发生在层间,较少数扩散过程发生在层内。3、在超低的温度下,对于不同热处理时间的四元AlGaInAs应变量子阱来说,其光致发光(PL)发光峰能量随着测试温度的升高表现出一个非典型的S型的变化规律,其半高宽则呈现出一个与传统规律相驳的非单调变化的规律;而且PL发光峰的半高宽和相对应温度下的发光峰能量之间呈现出一个高度的线性关联,这说明它们对影响因素的依赖关系是一致的;即:相邻外延层间热膨胀系数的差异所形成的应力以及较强的载流子局域化中心对光生载流子的俘获作用。4、发现了光生载流子从带尾态跃迁到局域化中心所需要的热激活能与热处理时间无关。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 黄时康;李环宇;柯旋;;宽发光截面半导体激光器的光束质量研究[J];现代传输;2022年01期
2 张东东;艾小川;;可恢复退化下半导体激光器的可靠性研究[J];激光与红外;2022年03期
3 柴萌萌;乔丽君;张明江;卫晓晶;杨强;徐红春;;光子集成混沌半导体激光器研究进展(特邀)[J];红外与激光工程;2020年12期
4 顾波;;高功率蓝光半导体激光器为金属加工打开了新的大门[J];金属加工(热加工);2021年03期
5 段程芮;赵鹏飞;王旭葆;林学春;;高亮度蓝光半导体激光器光纤耦合技术[J];光电工程;2021年05期
6 杨江涛;王健安;王银;胡啸;;新型高性能半导体激光器电源的设计与研究[J];电子器件;2021年04期
7 匡尚奇;郭祥帅;冯玉玲;李博涵;张依宁;于萍;庞爽;;半导体激光器系统输出混沌激光研究进展[J];中国光学;2021年05期
8 李诺薇;邹维科;种法力;;影响半导体激光器物理特性的影响因素分析与研究[J];激光杂志;2020年03期
9 李秋;;高功率半导体激光器散热方法的研究[J];通讯世界;2020年06期
10 ;法国研究团队推出高效半导体激光器[J];传感器世界;2020年05期
11 黄永箴;郭霞;宋清海;张青;;“半导体激光器”专题前言[J];中国激光;2020年07期
12 张鹏;;半导体激光器的物理特性分析及研究[J];激光杂志;2018年12期
13 孙胜明;范杰;徐莉;邹永刚;杨晶晶;龚春阳;;锥形半导体激光器研究进展[J];中国光学;2019年01期
14 刘林;;半导体激光器的虚拟实验仿真系统[J];西南师范大学学报(自然科学版);2019年02期
15 刘义鹤;江洪;;半导体激光器器件和材料研究进展[J];新材料产业;2019年04期
16 邓丽;张涛;许博;李亭亭;;冲击电流驱动下半导体激光器的快速响应研究[J];激光与红外;2018年02期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 崔可建;邹为治;赵宁;徐坚;;用于3D打印的基于蓝光半导体激光器引发的光敏树脂体系[A];第十一届全国高聚物分子与结构表征学术研讨会会议论文集[C];2018年
2 袁丽萌;贾锋;;新型1470nm半导体激光器在微创手术中的应用[A];长三角地区科技论坛激光分论坛暨上海市激光学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 车相辉;陈宏泰;林琳;王晶;张世祖;徐会武;刘会民;王晓燕;杨红伟;安振峰;;808nm半导体激光器材料参数的数值模拟研究[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年
4 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
5 董翔宇;郑刚;李孟超;;半导体激光器调频特性的分光检测及应用研究[A];第十一届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2006年
6 王少卿;王向朝;黄炳杰;;反馈光注入半导体激光器的复合腔模稳定性与分岔研究[A];第十二届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2008年
7 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
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
10 石智伟;朱勇;成懿阗;陈玉稳;林桔桦;;一种用于半导体激光器温控系统的温度检测[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
11 陈云良;王海龙;;半导体激光器的广泛应用[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
12 龙燕;任青毅;曹科峰;;一种半导体激光器的精密温控电路设计[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
13 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
14 刘斌;方祖捷;;锁相列阵半导体激光器的微扰理论[A];第四届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];1991年
15 武德勇;高松信;严地勇;;高功率线阵半导体激光器光纤耦合[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
16 吕景文;薄报学;高欣;;光纤耦合输出高功率阵列半导体激光器[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
17 赵一广;张宇生;黄显玲;焦鹏飞;;平面微腔半导体激光器的自发发射因子[A];第七届全国量子光学学术报告会论文摘要集[C];1996年
18 戎福恩;;半导体激光器组件内部温度的测定与预置[A];四川省通信学会1997年学术年会论文集[C];1997年
19 龚元;李斌成;;基于半导体激光器的光腔衰荡高反射率测量技术[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
20 张尧禹;李岷;;基于光电瞄准系统中半导体激光器补偿技术研究[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 马德正;表面周期性电注入实现增益耦合半导体激光器的研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2021年
2 薛琛鹏;基于混沌半导体激光器的保密通信技术研究[D];电子科技大学;2019年
3 侯玉双;基于半导体激光器非线性动力学系统的储备池计算[D];西南大学;2019年
4 宋悦;AlGaInAs近红外半导体激光器外延结构的退化机理研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
5 樊利;基于外部扰动下半导体激光器的非线性动力学获取微波及微波频率梳研究[D];西南大学;2018年
6 田景玉;高功率半导体激光器外腔合束技术及白激光研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2019年
7 李鲲;半导体激光器自混频干涉测距技术研究[D];北京理工大学;2017年
8 郭仁甲;基于重构等效啁啾技术的新型可调谐分布反馈半导体激光器及阵列研究[D];南京大学;2017年
9 穆鹏华;半导体激光器混沌注入系统时延及带宽特性研究[D];西南交通大学;2018年
10 高峰;周期性电注入增益耦合分布反馈半导体激光器的研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
11 卢泽丰;基于侧向微结构的中红外半导体激光器性能调控研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
12 葛剑虹;外腔注入振荡改善半导体激光器模式特性的研究[D];浙江大学;2003年
13 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
14 刘夏;基于表面隔离沟槽结构的近红外可调谐分布反馈半导体激光器[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2021年
15 陈泳屹;表面等离子体的光子操控技术在半导体激光器中的应用[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
16 杨明伟;半导体激光器组件的传热特性与热电控制技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
17 套格套;半导体激光器光学膜技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
18 沈浩;蝶形半导体激光器自动化封装的关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
19 于果蕾;大功率半导体激光器光束整形研究[D];山东大学;2017年
20 陈海鹏;压缩感知在半导体激光器1/f噪声检测中的关键技术研究[D];吉林大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 周鹏;宽面半导体激光器的模式空间相干性研究[D];华中科技大学;2021年
2 王冠;光注入半导体激光器的频域特性研究[D];电子科技大学;2022年
3 续文敏;面向混沌半导体激光器的驱动与温度控制系统设计[D];太原理工大学;2021年
4 杨逸飞;多单管半导体激光器自动化耦合技术研究[D];北京工业大学;2020年
5 刘远海;905nm半导体激光器高频封装技术研究[D];深圳大学;2020年
6 徐梦;GaN基边发射半导体激光器特性研究[D];厦门大学;2019年
7 张岩;小型信息型半导体激光器驱动系统研究与设计[D];云南大学;2018年
8 王世飞;基于TEC控温的半导体激光器热稳定性仿真及其热特性表征[D];中国计量大学;2018年
9 卢珊珊;具有反馈的多个半导体激光器信息传输的研究[D];杭州电子科技大学;2019年
10 薛利;用于偏振型光纤传感器的高稳定性半导体激光器与双差分光接收机的研究[D];北京交通大学;2019年
11 祁鲁汉;808nm高功率半导体激光器芯片研究[D];陕西师范大学;2019年
12 候慧芳;频率噪声谱密度对半导体激光器相干性影响的实验研究[D];山西大学;2019年
13 荆玉峰;半导体激光器叠加阵微透镜及光纤耦合技术研究[D];中国工程物理研究院;2019年
14 李钱;外腔锥形半导体激光技术研究[D];中国工程物理研究院;2019年
15 梁春辉;半导体激光器的宽带可调锁频技术研究[D];上海交通大学;2016年
16 程向;半导体激光器波长校准系统研究[D];华中科技大学;2019年
17 李杨;808nm波长锁定大功率半导体激光器优化设计[D];长春理工大学;2019年
18 齐翔羽;窄线宽半导体激光器相频噪声和线宽特性研究[D];长春理工大学;2019年
19 乔闯;980nm大功率DBR激光器的研究[D];长春理工大学;2019年
20 王玉;蓝紫光半导体激光器光纤耦合及光束整形技术研究[D];长春理工大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 杨斌鹄;西安企业主持编写的两项国家标准正式实施[N];西安日报;2015年
2 记者 孙世超;韩国奎科半导体激光器项目签约入驻高新区[N];威海日报;2019年
3 记者 刘园园;蓝绿光半导体激光器将国产化[N];科技日报;2018年
4 本报记者 李芃达;坚持梦想永不言弃[N];经济日报;2017年
5 记者 王海荣;深创谷引来一群“学霸创客”[N];深圳商报;2017年
6 ;半导体激光器应用市场广阔[N];中国电子报;2000年
7 张璐 本报记者 邓淑华;炬光科技:践行高功率半导体激光器产业化[N];中国高新技术产业导报;2019年
8 本报记者 罗旭;刘兴胜:在黄土地上实现科技报国梦[N];光明日报;2019年
9 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
10 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
11 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
12 ;高性能超宽带半导体激光器[N];人民邮电;2002年
13 记者 刘园园;新型太赫兹半导体激光器问世[N];科技日报;2015年
14 本报记者 史俊斌;刘兴胜:高功率半导体激光器研发“一哥”[N];科技日报;2015年
15 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
16 刘晶;超宽带半导体激光器问世[N];中国电子报;2002年
17 记者 吴黎明;“北京梦想”照进“诗城现实”[N];马鞍山日报;2015年
18 本报记者 张楠;主流光源技术展望[N];中国计算机报;2011年
19 本报记者 聂瑞涵 通讯员 薛琳;再造·新生[N];中国煤炭报;2013年
20 本报记者 李珂;创新创业 土沃花开[N];福建日报;2015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