半导体量子阱微腔激光器激子效应研究

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1、河北工业大学硕士学位论文半导体量子阱微腔激光器激子效应研究姓名：杨光申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：张存善2003.3.1河北工业大学硕士学位论文半导体量子阱微腔激光器激子效应研究摘要近年来，随着现代超薄层材料生长技术(以分子束外延MBE和金属有机化合物汽相淀积MOCVD等技术为典型代表)和各种超精细加工技术的发展。小尺度光学微腔(OpticalMicrocavity)的研究引起人们的兴趣。尤其是1992年Weisbuch等人首先在半导体平面微腔中观察到光与激子强耦合相互作用引起的Rabi分裂后，半导体

2、微腔中腔量子电动力学现象(CQED)已成为近年来研究的热点，本文对垂直腔面激光器结构的半导体微腔的激子效应进行了研究，。目前垂直腔面激光器的反射光谱计算都没有考虑到微腔激子效应，并且大多数关于微腔结构的实验是InGaAs量子阱。由于量子阱在生长过程中产生的应力使得轻空穴的跃迁能量与重空穴的跃迁能量间隔较大，轻空穴的影响往往忽略不计，但是在GaAs量子阱中重空穴与轻空穴的跃迁能量间隔不是很大，因此在GaAs量子阱中轻空穴的影响就不能忽略了。本论文主要研究工作包括以下几个方面：针对采用GaAs量子阱结构的半导体微腔，用有限深势阱

3、模型计算了轻、重空穴激子跃迁；并利用量子阱中含有重空穴激子、轻空穴激子后的色散关系模型，对微腔有源区介质的复折射率受轻重空穴激予影响进行分析，建立了有源区介质复折射率与量子阱结构参数关系的数值计算模型。用有效折射率与等效F-P腔的方法计算模拟出考虑微腔激子效应后的VCSEL反射光谱，对其出光特性进行研究。建立了根据有源区量子阱结构参数(量子阱阱宽，阱数，势垒组分)与微腔光学结构参数(DBR对数，腔长，入射角)计算反射光谱的数值计算模型。关键词：半导体微腔，激子，反射光谱，F—P腔半导体量子阱微腔激光器激子效应研究Exeito

4、nEffectinSemiconductorQuantumWellMicrocavityLaserABSTRACTRecentyears，withthedevelopmentofmodemgrowntechnologyinsuperthinlayermaterial(es．MBEandMOVCD)andvarioussuper-elaborateartifactitioustechnology,thestudyinsmallscaleopticalmicrocavityarousepeople’sinterests．Espe

5、cially,afterfindingtheRabisplittlingphenomenaforstrongcouplinginquantummicrocavity(QMC)structuresoriginatedfromthepioneeringworkofWeisbuchandcoworkers，therecentdevelopmentofCQEDhasresultedinamajorboosttobothexperimentalandtheoreticalinvestigationsofexcitonphenomena

6、insemiconductor．nethesisstudytheexcitonphenomenainaQMCstructure—VCSEL．PassingarticlesofcalculatingthereflectivityspectrumofVCSELdidnotconsidertheexcitoneffect．Besides，mostoftheexperimentsinQMCareInGaAsquantumwell．InInGaAsquantumwell，thetransitionenergydistancebetwe

7、enheavy·holeandlight*holeisgreatbecauseofthestressmadeduringthequantumwellgrowingprocess．SOastoneglectlight-hole．ButinGaAsquantumwell，thetransitionenergydistanceissmallandlight—holeshouldtakeintoaccount．ThemainWOrkisasfollows：ThisthesisiSstudytheGaAsquantumwellsemi

8、conductormircocavity，calculatethetransitionenergyoflight．holeexcitonandheavy．holeexcitonbyfinitebarriermodel。andcalculatethecomplexrefractiveinde