宽带半导体可饱和吸收镜研制方法及选择腐蚀研究

介绍了用于固体激光器被动锁模自启动实现飞秒级脉冲输出的两种波长的带半导体可饱和吸收镜(800nm和1550 nm SESAMs)的研制方法和应用.制作宽带反射层的关键技术之一是AlGaAs/GaAs和InP/InGaAs/InGaAs的选择腐蚀.分别就几种湿法腐蚀和干法腐蚀进行了详细的分析和比较.

用于光纤通信的1.55μmDFB激光器的可靠性分析

对用于光纤通信的InP基1.55 μm DFB激光器的可靠性进行了研究.测试并分析了100 ℃时100 mA和150 mA 2种电流应力条件,经过1 700 h老化,测试分析了激光器特性随时间的变化情况,拟合出在100 ℃,150 mA条件下的激光器寿命在1 000 h小时左右.根据实验结果对比,提出了一种新的利用温度、电流两个加速度变量同时进行加速老化,快速估计激光器寿命并分析其可靠性的方法.对新的寿命估算方法进行了详细的讨论.

量子阱平面光学各向异性的偏振差分反射谱研究

在室温下用偏振差分反射谱技术观察到了GaAs/AlGs、InGaAs/GaAs和InGaAs/InP三种量子阱材料的平面光学各向异性。我们发现GaAs/AlGaAs量子阱1h→1e跃迁的偏振度与阱宽成反比，与InGaAs/InP量子阱的报道结果类似。Ga原子偏析引起的界面不对称可以很好地解释这种行为。与之相反，InGaAs/GaAs量子阱的光学各向异性倾向于与阱宽成正比，目前还不能很好地解释这种现象。

半导体纳米结构的可控生长

应用MBE技术和SK生长模式，通过对研究材料体系的应力分布设计，生长动力学研究和生长工艺优化，实现了In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAl(Ga)As/InP无缺陷量子点（线）的尺寸、形状、密度和分布有序性的可控生长，这对进一步的器件应用特别重要。讨论了半导体纳米结构的空间有序性分布物理起因和退火的机制。

InAs自组织量子点（线）的制备和表征

在InP(001)基衬底上用分子束外延方法生长了InAs纳米结构材料，通过改变生长方式，得到了InAs量子点和量子线。根据扫描电镜和透射电镜观测结果的分析，认为衬底旋转时浸润层三角形状的台阶为InAs量子线的成核提供了优先条件，停止衬底旋转时InAlAs缓冲层沿[1(1-bar)0]方向分布的台阶促使InAs优先形成量子点。讨论了量子点和量子线的形成机量。

1.55μm InGaAsP-MQW自对准压缩台面高速DBF激光器

采用一种自对准压缩台面结构制作高速1.55μm DFB激光器。激光器的典型阈值为12mA，单面斜率效率达0.157mW/mA，出光功率大于20mW。由于采用窄条p-InP作为电流阻挡层，因此激光器的寄生电容可降至2.5pF，-3DB调制带宽可达9.1GHz。

半导体材料研究的新进展

首先对作为现代信息社会的核心和基础的半导体材料在国民经济建设、社会可持续发展以及国家安全中的战略地位和作用进行了分析，进而介绍几种重要半导体材料如，硅材料、GaAs和InP单晶材料、半导体超晶格和量子阱材料、一维量子线、零维量子点半导体微材料、宽带隙半导体材料、光学微腔和光子晶体材料、量子比特构造和量子计算机用材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了概述。最后，提出了发展我国半导体材料的建议。本文未涉及II－VI族宽禁带 与II－VI族窄禁带红外半导体材料、高效太阳电池材料Cu(In,Ga)Se_2、CuIn(Se,S)等以及发展迅速的有机半导体材料等。

非掺半绝缘磷化铟晶片的制备及其均匀性

对高温退火非掺磷化铟（InP）制备的半绝缘晶片的电学性质和均匀性进行了研究，非掺低阻N型磷化铟晶片分别在纯磷气氛和磷化铁气氛下进行930 ℃、80h退火均可获得半绝缘材料。但在这两种条件下制备的两种50mm半绝缘晶片却呈现出不同的电学性质和均匀性。纯磷气氛下制备的磷化铟片的电阻率和迁移率分别达到10~6Ω·cm和1800cm~2/(V·s)；而在磷化铁气氛下退火获得的半绝缘片的电阻率和迁移率分别高达10~7Ω·cm和3000cm~2/(V·s)以上。对这两种半绝缘片和原生掺铁磷化铟半绝缘片的PL－Mapping结果进一步比较表明

自组装InAs/GaAs量子点材料和量子点激光器

利用分子束外延技术和Stranski-Krastanow生长模式，系统研究In(Ga)As/GaAs,InAlAs/AlGaAs/GaAs,In(Ga)As/InAlAs/InP材料体系应变自组装量子点的形成和演化。通过调节实验条件，可以对量子点的空间排列及有序性进行控制，并实现了InP衬底上量子点向量子线的渡越。研制出激射波长λ=960nm，条宽100μm，腔长800μm的InAs/GaAs量子点激光器，室温连续输出功率大于1W，室温阈值电流密度218A/cm~2,0.53W室温连续工作寿命超过3000h。

选择区域生长高质量InGaAsP多量子阱材料

采用LP-MOVPE在SiO_2掩膜的InP衬底上实现了高质量的InGaAsP多量子阱(MQW)的选择区域生长(SAG)。通过改变生长温度和生长压力，MQW的适用范围由C波段扩展至L波段，即MQW的光致发光波长从1546nm延展至1621nm。光致发光(PL)测试表明

HEMT结构材料中二维电子气的输运性质研究

该文通过变温的Hall测量系统地研究了GaAs基HEMT和PHEMT以及InP基HEMT三种结构材料的电子迁移率μ_n和二维电子浓度n_s。仔细地分析了不同HEMT结构材料的散射机制对电子迁移率的影响以及不同HEMT材料结构对电子浓度的影响。研究结果表明InP基HEMT的n_s×μ_n值比GaAs基HEMT和PHEMT的n_s×μm值都大，说明可以用n_s×μ_0值来判断HEMT结构材料的性能好坏。

二氧化硅覆盖退火增强磷化铟基体激光器材料的量子阱混合

对SiO_2覆盖退火增强InGaAs/InGaAsP/InP激光器材料量子阱混合技术进行了实验研究。相对于原始样品，退火时无SiO_2覆盖的样品经800℃，30s快速退火后，其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了7nm,退火时有SiO_2覆盖的样品经过同样的快速退火后，其光致发光谱的峰值波长“蓝移”了56nm。即在同一片子上实现了在需要量子阱混合的区域带隙的“蓝移”足够大的同时，不希望量子阱混合的区域能带结构的变化创记录的大小。该文认为增大量子阱的宽度、采用无应力的量子阱结构以及引入足够厚的缓冲层可以改善量子阱材料的晶格质量，有利于提高量子阱混合技术的可靠性与重复性，改善量子阱材料的热稳定性。

InGaAs/InAlAs多量子阱电吸收光调制器

用国产MBE设备生长出与InP衬底晶格匹配的InGaAs/InAlAs多量子阱材料，并对材料的量子限制Stark效应及其与光偏振方向有关的各向异性电吸收特性进行研究。用该种材料制作的脊波导结构电吸收调制器在2.4V驱动电压下实现了20dB以上消光比，光3dB带宽达3GHz。

InGaAs/InAlAs多量子阱结构的量子限制Stark效应研究

通过吸收光电流谱的测量,观察到用国产MBE设备生长的与InP衬底晶格匹配的InGaAs/InAlAs多量子阱结构的量子限制Stark效应及其与光偏振方向有关的各向异性电吸收特性,报道了可用于波导型调制器制作的MQW样品材料的X射线双晶衍射结果,并用计算机模拟出与实测十分相似的曲线,得到了可靠的量子阱结构,证明样品材料具有优良的外延质量.利用等效无限深阱模型进行的理论计算表明,应考虑样品p-i-n结内建电场的影响,才能使算出的吸收边红移与实验值符合.

氧离子注入隔离的全内反射型光波导开关

研制了一种全内反射型InGaAsP/InP光波导开关。采用氧离子注入形成的高阻特性来作为载流子注入区的隔离。由此获得陡峭的反射面,改善了光开关的性能。在入射光波长为1.3 μm,注入电流为32 mA下得到光开关反射端消光比为18 dB,无注入时的关态串话为-19 dB。