大功率多有源区列阵激光器的研究

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1、摘要摘要半导体光电器件是光电子产业中最重要的组成部分，是继大规模集成电路之后，信息高技术领域中最有发展前途的产品。半导体激光器在光电子技术领域中的位置、应用和发展趋势，正像当年晶体管在电子技术领域中一样，起着其它激光器不可替代的作用。本论文主要分析了波长为980nm的条形半导体激光器的工艺、结构特点，以及相应的理论和实验结果，这些为激光器取得大功率奠定了基础。为了获得大功率，必须对半导体激光器性能和特点进行详细分析。本论文采用了理论与实验相结合的方法对激光器进行研究。对激光器的常规工艺流程和普通光刻版进行了详细的说明后，介绍了一种自主设计制作的多功能

2、列阵激光器光刻版，此光刻版可以实现一次光刻出现两个不同填充因子的图形，可以在完全相同的工艺条件下比较不同填充因子激光器的性能，避免了工艺波动造成的不利影响。采用了Box．in．Box对位技术，对位精确度有了明显提高。同时对位标记的巧妙应用可以做出不同类型的图形，做到了一版多用。列阵激光器有很多发光单元，之间电场、光场会互相影响，因此必须引入隔离槽来进行隔离。通过理论分析和实验数据得出：隔离槽的深度和侧向位置确实影响输出功率，斜率效率，阈值电流等重要参数，但是刻蚀对有源层的损耗也对这些参数有较大影响，所以在实际工艺中，要综合考虑这些因素。隔离槽的最佳刻

3、蚀深度在上限制层P区，以不超过有源区为准；隔离槽的最佳侧向位置与台面越近越好，以不增加非辐射复合为准。同时对隔离槽的绝缘问题进行了分析，提出了利用湿法氧化工艺在隔离槽的侧壁形成一层材料本体氧化膜，提高器件的辐射复合效率。本实验室湿氧工艺已经取得了一些进展，由于是新工艺、及实验条件限制，湿氧工艺条件有待进一步优化。分析了单有源激光器的阈值电流特点，即阈值电流在很大的腔长范围内保持恒定，造成这样现象的原因是有源区不掺杂和采用了线形渐变折射率导引机制的量子阱激光器结构，使得内损耗很小，阈值增益主要由腔面损耗决定，导致阈值电流不随腔长变化。分析了量子阱内捕获

4、载流子的原理，提出了捕获．逃逸模型。分析了隧道再生大功率半导体激光器的工作原理、结构特点、设计要点。隧道再生大功率半导体激光器隔离槽不同深度对器件的性能影响。在以上工作的基础上，对比了不同填充因子大功率半导体激光器的性能，以及lcrnbar条能够达到的最大光功率。提出了最适合多有源区列阵激光器取得大功率的工艺条件。．关键词：列阵激光器；光刻版；隔离槽；湿氧；大功率激光器北京工业大学工学硕十学位论文ABSTRACTSemiconductoroptoelectronicdeviceplaysallimportantroleinoptoelectronic

5、industry．BesidesLargeScaleIntegrationcircuit，itisthemostpromisingproductintheinformationhightechnologyfield．Astheimportanceoftransistorintheelectricaltechnologyfield，thesignification，application，thetrendofdevelopmentofsemiconductorlaserintheoptoelectronictechnologyfieldcannotbe

6、replacedbyanyothertypesoflaser．Thispaperfocusesontheprocess，structure，interrelatedtheoryandexperimentdataofstriplaserwithwavelengthof980nm，whichbuiltthefoundationforsemiconductor1aserwithhighpower．Inordertoobtainhighpower,wemustanalyzethesemiconductorlaser’Scapabilityandcharact

7、eristicindetail．Thispapercombinesboththeoreticalandexperimentalmethodstostudythelaser．Aftercomprehensiveexplanationofthelaserprocessflowandordinarylaserreticle，thispaperintroducesanovellaserreticlewithmanyfunctions．ThereticleCanmaketwolasergraphswithdifferentfillfactorinonestep

8、lithographyprocess，SOwecancomparedifferentfillfactorla