键合方法制备长波长面发射的实验和分析

通过疏水键合方法实现了InGaAsP/InP有源区与GaAs/AlAs DBR的单面和双面键合,并通过SEM,I-V曲线和反射谱、光致发光谱等手段研究了GaAs/InP键合界面的机械、光学和电学性质,良好的界面性质为使用键合技术制备长波长面发射激光器提供了可能性.

高温退火后非掺杂磷化铟材料的电子辐照缺陷

对不同气氛下高温退火非掺杂磷化铟(InP)材料的电子辐照缺陷进行了研究. 除铁受主外，磷化铁(FeP_2)气氛下退火后的InP中辐照前没有深能级缺陷，而辐照后样品的热激电流谱(TSC)中出现了5个较为明显的缺陷峰，对应的激活能分别为0.23 _eV, 0.26 _eV, 0.31 _eV, 0.37 _eV和0.46 _eV. 磷(P)气氛下退火后InP中的热生缺陷较多，电子辐照后形成的缺陷具有复合体特征. 与辐照前相比，辐照后样品的载流子浓度和迁移率产生显著变化. 在同样的条件下，经FeP_2 气氛下高温退火后的InP样品的辐照缺陷恢复速度较快. 根据这些现象分析了缺陷的属性、快速恢复机理和缺陷对材料电学性质的影响.

磷化铟单晶衬底的缺陷控制和高质量表面制备

分析研究了一些缺陷对InP单晶衬底的影响,包括团状结构位错的产生及其对晶格完整性的影响,坑状微缺陷、晶片抛光损伤和残留杂质的清洗腐蚀等.对这些缺陷的形成原因和抑制途径进行了分析.在此基础上获得了"开盒即用(EPI-READY)"、具有良好晶格完整性、表面无损伤的InP单晶衬底抛光片.

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。

平面型InGaAs／InPAPD边缘提前击穿行为的抑制

平面型雪崩光电二极管（APD）在结弯曲处具有高的电场，导致在结边缘的提前击穿。运用FEMLAB软件对不同工艺流程制备的三种不同结构平面型InP／InGaAsAPD的电场分布进行了二维有限元模拟，在表面电荷密度为5×10^11cm^-2时分析了吸收层厚度、保护环掺杂浓度、保护环和中央结纵向及横向间距等因素对边缘提前击穿特性的抑制程度。比较了这三种结构的InP／InGaAsAPD在边缘提前击穿的抑制特性的优劣。通过理论研究对平面InP／InGaAsAPD进行了优化。

A New Method to Investigate InGaAsP Single-Photon Avalanche Diodes Using a Digital Sampling Oscilloscope

A near-infrared single-photon detection system is established by using pigtailed InGaAs/InP avalanche photodiodes. With a 50GHz digital sampling oscilloscope, the function and process of gated-mode (Geiger-mode) single-photon detection are intuitionally demonstrated for the first time. The performance of the detector as a gated-mode single-photon counter at wavelengths of 1310 and 1550nm is investigated. At the operation temperature of 203K,a quantum efficiency of 52% with a dark count probability per gate of 2. 4 * 10~(-3), and a gate pulse repetition rate of 50kHz are obtained at 1550nm. The corresponding parameters are 43% , 8. 5 * 10~(-3), and 200kHz at 238K.

长波长大应变InGaAs/InGaAsP分布反馈激光器的材料生长与器件制备

采用低压金属有机化合物气相沉积法(LP-MOCVD)生长并制作了1.6—1.7μm大应变InGaAs/InGaAsP分布反馈激光器.采用应变缓冲层技术，得到质量良好的大应变InGaAs/InP体材料.器件采用了4个大应变的量子阱，加入了载流子阻挡层改善器件的温度特性.1.66μm和1.74μm未镀膜的3μm脊型波导器件阈值电流低(小于15mA)，输出功率高(100mA时大于14mW).从10—40℃，1.74μm激光器的特征温度T0=57K，和1.55μm InGaAsP分布反馈激光器的特征温度相当.

10Gbit/s高T0无制冷分布反馈激光器

与折射率耦合分布的分布反馈(DFB)激光器相比,不管界面反射率是多少,增益耦合DFB激光器都能稳定地单纵模工作,而且具有高速、低啁啾的特性.本课题组用AlGaInAs/InP材料,采用增益耦合DFB结构,进行了单纵模激光器研发,并对器件特性进行了测试分析.

HCl/HF/CrO3溶液对 InGaAs/InGaAsP的选择性湿法刻蚀--应用于楔形结构的制备

利用动态掩膜湿法腐蚀技术,研究了HCl/HF/CrO3溶液对与InP衬底晶格匹配的InxGa1-xAs1-yPy(y=0,0.2,0.4,0.6)材料的腐蚀特性.对于HCl(36wt%)/HF(40wt%)/CrO3(10wt%)的体积比为x∶0.5∶1的溶液,随着x由0增加到1.25,相应的腐蚀液对In0.53Ga0.47As/In0.72Ga0 28As06P0.4的选择性由42.4降到1.4;通过调节腐蚀液的选择性,在In072Ga0.28As06P0.4外延层上制备出了倾角从1.35°到35.9°的各种楔形结构;当x为0.025和1.25时,相应的In0.72Ga0.28As0.6P0.4腐蚀表面的均方根粗糙度分别为1.1nm和1.6nm.还研究了溶液的组分与InxGa1-xAs1-yPy(y=0,0.2,0.4)的腐蚀速率间的关系,并对腐蚀机理进行了分析.

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°.

7.8μm二级分布反馈量子级联激光器

报道了基于应变补偿的InP基In0.53+xGa0.47-xAs/In0.52-yAl0.48+yAs分布反馈量子级联激光器.采用二级光栅作为反馈,激射工作波长为7.8μm,在1%占空比,5kHz频率的工作条件下,在93～173K的温度范围内,单模发射光谱边模抑制比均超过20dB,调谐系数dλ/dT=0.5125nm/K.在93K时,峰值功率为30mW,直到153K时,峰值光功率仍达到12mW.

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°。

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。