高功率14xx nm锥形增益区脊形波导结构量子阱激光器的研制

初步设计14xx nm锥形增益区脊形波导量子阱激光器材料和器件结构，利用MOCVD生长14xx nm In—GaAsP／InP量子阱激光器外延片，引入腔破坏凹槽（cavity—spoiling grooves）将有源层刻蚀断以隔离从锥形区反向传输回的高阶模，进一步改善远场光束质量．保持总腔长1900μm不变，改变脊形区的长度，其长度分别为450，700和950μm．对比三种情况的最高输出功率和远场特性，发现L_(RW)=700μm时，器件特性参数和远场光柬质量最优，斜率效率为0．32W／A，饱和输出功率为1．21W，其远场为近衍射极限的高斯分布，发散角为29°×9．6°．当固定脊形区长度为700μm，改变锥形区长度，发现当锥形区长度为1000μm时，器件特性参数进一步提高，斜率效率达0．328W／A，饱和输出功率为1．27W，远场仍为近似高斯分布．

两种结构GaN基太阳盲紫外探测器

分别在金属有机化学汽相沉积（MOCVD）生长的i-Al0.33Ga0.67N／AlN／n-GaN和p-Al0.45Ga0．55N／i—Al0.45Ga0.55N／n＋-Al0.65Ga0.35N的异质结构上，成功研制了太阳盲区的肖特基型和PIN型紫外探测器。研究结果表明，Au与i—Al0.33Ga0.67N形成了较好的肖特基结，响应波长从250—290nm，峰值（286nm）响应率约为0．08A／W；PIN型紫外探测器的响应波长从230～275nm，峰值（246nm）响应率约为0．02A／W。

Persistent Photoconductivity in n-type GaN

The persistent photoconductivity（PPC） phenomena in n-type GaN Films grown by metalorganic chemical vapor deposition（MOCVD） have been studied. After using some testing and analysis methods, such as the double crystal X-ray diffraction（DCXRD）, the photolumineseence（PL） spectra, etc, it is found that the issue which influences PPC in n-type GaN is not relative to the dislocations and yellow band （YB）, and is caused by the doping level of Si most likely.

实用化1730nm波段掩埋结构半导体激光器的研制

报道了应用于医疗器械的InP基1730nm波段半导体激光器．外延片采用低压金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）生长，有源区为5个周期的InGaAs量子阱层和InGaAsP垒层．器件采用pnpn结限制掩埋结构，有源区脊宽2μm、腔长300μm．室温下腔面镀膜后激光器管芯的阈值电流为18±5mA，8mW输出功率时的工作电流为60±5mA．采用TO封装后，100mA工作电流下激光器的输出功率大于5mW，输出波长为1732±10nm，高温恒流加速老化筛选实验表明，器件具有长期工作的可靠性，满足实用化要求。

渐变掩蔽图形超低压选择区域生长法制备高质量InGaAsP多量子阱材料

采用超低压（22mbar）选择区域生长（Selective Area Growth，SAG）金属有机化学汽相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD）技术成功制备了高质量InGaAsP／InGaAsP多量子阱（Multiple Quantum Well，MQW）材料．在较小的掩蔽宽度变化范围内（15—30μm），得到了46nm的光荧光（Photoluminescence，PL）波长偏移量，PL半高宽（Full-Width-at-Half-Maximum，FWHM）小于30meV．为了保证选择区域内的MQWs材料的均匀性，我们采用了新型的渐变掩蔽图形，并且运用这种新型渐变掩蔽图形，研究了渐变区域的过渡效应对材料生长的影响．我们还观察到，渐变区域的能量偏调量随着掩蔽图形宽度与渐变区域长度比值的增大而出现饱和现象．

掺铕GaN薄膜的Raman散射研究

采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）和离子注入的方法制备了掺铕GaN薄膜。利用Raman散射技术研究薄膜的晶格振动，从而确定离子注入引进的晶格损伤变化情况。结果表明，Eu离子注入剂量越大，对晶格的损伤越严重；Eu离子注入的能量越高，对晶格的损伤也越严重；采用沟道注入方法可以有效地减小对晶体的损伤。离子注入后进行高温退火，可以使晶格中的Ga空位引起的缺陷得到有效的恢复。而N空位引起的缺陷随着退火温度的升高先减少后增多。不同几何配置的Raman谱研究表明，1000℃的高温退火导致了GaN的分解。

780nm InGaAsP/InGaP/AlGaAs高功率半导体激光器

采用MOCVD生长了InGaAsP/InGaP/AlGaAs材料系分别限制异质结构(SCH) 的高功率半导体激光器.对于厚度为10nm 的单量子阱,通过计算量子阱增益谱优化了器件的激射波长. 在室温下外延材料的荧光峰值波长为764nm,由于In原子的记忆效应(In carry-over effect)和As/P的替换作用使材料的InGaP/AlGaAs界面不陡峭,通过在InGaP/AlGaAs间长一层5nm的GaAsP大大改善了界面质量. 器件的阈值电流从界面改善前的560mA 减小到改善后的450mA, 斜率效率也从0.61W/A提高到了0.7W/A, 特别是单面最大输出功率已经从370mW 增加到了940mW,发生灾变性光学损伤时的工作电流已经由原来的1100mA 上升为1820mA.

带有A1N插入层的GaN薄膜的结构及应变研究

利用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在硅衬底上生长具有AIN插入层的GaN外延膜，采用高分辨X射线衍射(HRXRD)和卢瑟福背散射/沟道(RBS/Channeling)技术研究分析其结构和应变性质。从RBS＜0001＞沟道谱可知，该外延膜具有良好的结晶品质，χ_(min)＝2.5％。利用不同方位角上XRD摇摆曲线测量，可得出GaN(0001)面与Si(111)面之间的夹角β＝1.379°。通过对GaN(0002)和GaN(10(1-bar)5)衍射面的θ-2θ扫描，可以得出GaN外延膜在垂直方向和水平方向的平均弹性应变分别为-0.10%±0.02％和0.69％±0.09％。通过对{10(1-bar)0}面内非对称<1(2-bar)13>轴RBS角扫描可得出由弹性应变引起的四方畸变e_T在近表面处为0.35％±0.02％。外延膜弹性性质表明GaN膜在水平方向具有张应力(e~〃＞0)、在垂直方向具有压应力(e~⊥＜0)，印证了XRD的结果。四方畸变是深度敏感的，通过对不同深度的四方畸变计算可知，A1N插入层下面的GaN外延膜弹性应变释放速度比A1N层上面的GaN层弹性应变释放快，说明A1N层的插入缓解了应变释放速度。

用于10Gb／s传输系统的电吸收调制器与分布反馈激光器集成光源

采用超低压（22×10^2Pa）选择区域生长（selective area growth，SAG）金属有机化学气相沉积（metal-organic chemical vapor deposition。MOCVD）技术成功制备了应变型InGaAsP／InGaAsP电吸收调制器（electroabsorption modulator，EAM）与分布反馈激光器（distribute feedback laser，DFB）单片集成光源的新型光电器件．实验结果表明。采用该技术制备的集成器件表现出了良好的性能

超低压选择区域生长法制备产生10GHz重复率超短光脉冲的级联电吸收调制器与分布反馈激光器单片集成光源

采用超低压（22×10^2Pa）选择区域生长（selective area growth，SAG）金属有机化学气相沉积（metal—organic chemical vapor deposition，MOCVD）技术成功制备了InGaAsP／InGaAsP级联电吸收调制器（electroabsorption modulator，EAM）与分布反馈激光器（distributed feedback laser，DFB）单片集成光源的新型光电器件．实验结果表明，采用该技术制备的器件具有良好的性能

Compressively Strained InGaAs/InGaAsP Quantum Well Distributed Feedback Laser at 1.74μm

The compressively strained InGaAs/InGaAsP quantum well distributed feedback laser with ridge-wave- guide is fabricated at 1.74μm. It is grown by low-pressure metal organic chemical vapor deposition（MOCVD）. A strain buffer layer is used to avoid indium segregation. The threshold current of the device uncoated with length of 300μm is 11.5mA. The maximum output power is 14mW at 100mA. A side mode suppression ratio of 35.5dB is obtained.

带有锥形增益区14xxnm量子阱激光器的研制

利用MOCVD生长了14xxnm AlGaInAs/AlInAs/InP应变量子阱外延片.采用带有锥形增益区脊型波导结构和普通条形脊型波导结构在相同的实验条件下制作800μm腔长激光器管芯,在相同的驱动电流下前者可以获得更高的输出光功率,而且P-Ⅰ曲线线性度较好、饱和电流高.1200μm腔长带有锥形增益区脊型波导结构管芯功率达到500mW,饱和电流3A以上,峰值波长1460nm,远场发散角为39°×11°.

GaN生长速率的研究

采用在位监控方法研究了MOCVD系统中GaN材料的外延生长速率与NH3流量、TMGa流量、Ⅴ/Ⅲ比等生长参数的关系.GaN生长速率随NH3流量的提高先增加后减小,而随TMGa流量的增加线性的增加.在不同NH3流量的情况下,GaN生长速率随TMGa流量增加的速率不同.GaN的生长速率与Ⅴ/Ⅲ比没有直接的关系,而与NH3,TMGa等条件有关.实验结果表明,MOCVD系统中存在着较强的预反应.预反应的程度与TMGa的流量成正比.

高饱和电流14xx nm应变量子阱激光器的研制

报道了14xx nm应变量子阱(SQW)激光器管芯的研制成果。通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长工艺生长14xx nm AlGaInAs/AlInAs/InP应变量子阱外延片，采用带有锥形增益区的脊型波导结构制作激光器管芯。生长好的外延片按照双沟脊型波导激光器制备工艺进行光刻、腐蚀，制作P面电极(溅射TiPtAu)、减薄、制作N面电极(蒸发AuGeNi)，然后将试验片解理成Bar；为获得高的单面输出功率，用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR)进行腔面镀膜，HR=90%，AR=5%；解理成的管芯P面朝下烧结到铜热沉上，TO3封装后在激光器综合测试仪进行测试。管芯功率达到440 mW以上，饱和电流3 A以上，峰值波长1430 nm，远场发散角为40°×14°。

Homoepitaxial Growth and Characterization of 4H-SiC Epilayers by Low-Pressure Hot-Wall Chemical Vapor Deposition

Horizontal air-cooled low-pressure hot-wall CVD (LP-HWCVD) system is developed to get highly qualitical 4H-SiC epilayers.Homoepitaxial growth of 4H-SiC on off-oriented Si-face (0001) 4H-SiC substrates is performed at 1500℃ with a pressure of 1.3×103Pa by using the step-controlled epitaxy.The growth rate is controlled to be about 1.0μm/h.The surface morphologies and structural and optical properties of 4H-SiC epilayers are characterized with Nomarski optical microscope,atomic force microscopy (AFM),X-ray diffraction,Raman scattering,and low temperature photoluminescence (LTPL).N-type 4H-SiC epilayers are obtained by in-situ doping of NH3 with the flow rate ranging from 0.1 to 3sccm.SiC p-n junctions are obtained on these epitaxial layers and their electrical and optical characteristics are presented.The obtained p-n junction diodes can be operated at the temperature up to 400℃,which provides a potential for high-temperature applications.