algainp红光激光器特性模拟和工艺的研究

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1、摘要竺拦竺，竺登兰竺的特性模拟和工艺研气㈣螋学科名称：微电子学与固体电子学l。一一⋯。研究生：林楠指导教师：林涛副教授摘要签名：盘描签名：衄大功率半导体激光器由于具有较高的输出功率和转换效率，已经被广泛应用于泵浦固体激光器、激光加工、打印、光存储、光通讯以及激光医疗等领域。近年来，随着大功率半导体激光器的应用越来越广泛，对其也提出了越来越高的要求。本论文主要研究大功率AlGaInP红光氧化条形激光器的器件结构对其特性的影响。在模拟方面，通过使用Crossli曲t公司的PICS3d软件分析应变量子阱厚度、波导层厚度、波导层材料组分对半导体激光器特性的影响。模拟结果表明，当量子阱的厚度约为5nm

2、，应变大小为1％时，激光器的阈值电流最小，斜率效率最高；当波导层的厚度在80nm附近时，阈值电流最小，而斜率效率随波导层厚度变化复杂；当波导层材料(AlxGal一x)O．5InO．5P中的Al组分逐渐增大时，阈值电流增大；而斜率效率在x为O．4时最小。实验方面，采用闭管扩散Zn的方法在氧化条形激光器腔面附近制作了非吸收窗口，减少光吸收，防止激光器过早出现光学灾变损伤(COD)，提高大功率半导体激光器的最大输出功率。本论文研究了不同扩散温度和时间，Zn杂质扩散诱导量子阱混杂对AlGaInP半导体激光器特性的影响。实验结果表明：当扩散时间为20min时，随着扩散温度从480℃升高到580℃，激光

3、器外延片扩散窗口处的光致发光谱波长蓝移量从9nm增加到65rull，较高温度和较长时间的扩散条件会对有源区的发光特性造成灾变性破坏。将经过量子阱混杂的外延片制作成带非吸收窗口结构激光器，其连续工作无扭折输出功率大于1．8W，超过常规无窗口结构激光器的最大输出功率的60％，激光器的斜率效率也提高了23％。最后从量子阱混杂机理出发，分析了闭管Zn扩散温度和时间对量子阱和垒材料互扩散的影响。关键字：半导体激光器；阈值电流；斜率效率；量子阱混杂；峰值波长～一望童墨三垄兰翌主鲎堡笙查I工AbstractTitIe：SlMULATIONOFCHARACTERlSTICSANDPROCESSRESEARC

4、HFORAIGalnPRDELASERMajor：MjcroeIectronicsandsoIjdstateeIetronicsName：NanLinSuperVisor：AsSociateprOf．TaOLinAbStraCtsignature：型盘左组signature：】盘ob凹v●●_■●●■■■●___■i■■—，Duetohi曲eroutputpowerandpowerconVersione确ciency，High—powersemiconductorlaserdiodehasbeenwidelyusedinthepumpingsolidstatelasers，laserproc

5、essing，laserpriming，opticalstorage，opticalcommunication，laSermedicaltreatmenta11dsoon．Asmoreandmore印plication，ahi曲erqualitysemiconductorlaSerwaSdemand．Thesismainlyresearchestheef俺ctsofthedevicestnJctureonlaSercharacteristicsabout670mAlGaInPoxide州plaser．Onthesimulationside，thepaperdiscussthestrainqu

6、antumwellthickness，thewaVeguidelayerthicknessandthematerialcompositionofwaveguidelayeronthecharacteristicsofsemiconductorlaSersbyusingPICS3dsimulationso肌areofCmsslightcompany．ThesimuIationresultsshowt11atwhenthequantumwellthicknessisabout5哪，strainofl％，thenu．eshoIdcurrentistheminimum，andslopee娟cienc

7、yisthemaximum；、柏enthewaVeguide1ayerthicknessis80nrn，mresholdcurrentistheminim哪，slopee蚯ciencychangeiscomplex；AsmeA1compositionofthewaveguide1ayermaterialAlGaI工lPincreaSes，thethresholdcun．enti11creases，andthe