对915 nm InGaAsPGaAsP初次外延片量子阱混杂的研究.docx

本文主要探讨了如何提高915纳米InGaAsP/GaAsP半导体激光器的光学灾变损伤（COD）阈值，以增强其高功率输出和长期可靠性。研究重点在于量子阱混杂（Quantum Well Intermixing, QWI）技术在改善激光器性能中的作用。QWI是一种通过改变量子阱和量子垒的成分分布，增加禁带宽度，从而减少腔面吸收，提升器件耐受高功率密度能力的方法。 研究人员利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）设备生长了初次外延片，并对不同退火条件下的量子阱进行了混杂处理。实验结果显示，在退火温度为890℃，退火时间为10分钟时，量子阱的波峰蓝移量达到了62.5纳米，这意味着量子阱的能级发生了显著变化。这种蓝移对于抑制COD至关重要，因为它增加了光子的逃逸概率，降低了腔面的光吸收，有助于防止腔面熔化和再结晶，从而提高器件的稳定性和寿命。 此外，研究还发现，在退火温度为800至890℃，退火时间为10分钟的范围内，退火处理后的量子阱样品的峰值发光强度可以保持在原始样品峰值强度的75%以上。这表明在该退火条件下，QWI过程不仅增强了能带结构，而且没有显著降低器件的发光效率。 QWI技术通常包括快速热退火（Rapid Thermal Annealing, RTA）、杂质诱导（Impurity Induced Disorder, IID）、离子注入诱导（Ion Implantation Induced Disorder, IIID）以及无杂质空位诱导（Impurity-Free Vacancy-Induced Disorder, IFVD）等多种方法。快速热退火因其设备简单、成本低而成为广泛应用的手段。例如，Yamada等人通过RTA处理应变InGaAs单量子阱，实现了950纳米和1010纳米波段的显著蓝移，同时降低了阈值电流，提高了器件性能。而苗振华等则在较低的退火温度和时间下，观察到了InGaAs/GaAs量子阱的类似效果。 915纳米InGaAsP/GaAsP半导体激光器的性能优化关键在于通过QWI技术调整量子阱结构，增加COD阈值。通过精细控制退火工艺，可以有效地改变量子阱的能级分布，提高器件的输出功率和长期可靠性，使其在医疗设备、化工生产和光学处理等领域的应用更加广泛和可靠。未来的研究方向可能包括探索更优的退火条件、开发新的QWI技术以及深入理解QWI对激光器性能影响的物理机制。