發(fā)布時間：2020-08-10 23:11

【摘要】：本論文致力于研究GaN基激光器的光學損耗和載流子注入效率,并取得了如下成果:1、研究了GaN基激光器外延片和器件的光學損耗。首先,搭建了一套測試GaN基激光器外延片光學損耗的測試系統(tǒng),通過理論分析發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的測試誤差小于1cm-1。利用該測試系統(tǒng)實驗研究了GaN基激光器的光學損耗來源,證實了p型層中激活的Mg受主的吸收是激光器光學損耗的主要來源,但未激活的Mg受主的光吸收系數(shù)不大。仿真計算及實驗結果均表明,降低P型層與光場的交疊可以有效降低GaN基激光器的光學損耗。其次,使用Hakki-Paoli法研究了 GaN基激光器器件的光學損耗,發(fā)現(xiàn)外延片與器件的光學損耗測量值有一定的差異,并分析了造成這種差異的原因。2、研究了c面GaN基綠光激光器的空穴輸運特性。針對綠光激光器空穴輸運特性存在的爭議,我們進行了仿真計算與實驗研究,研究結果表明,空穴能夠從綠光雙量子阱中溢出,從而降低綠光激光器的載流子注入效率。在綠光雙量了阱的下方摻雜硅可以有效抑制空穴從綠光雙量子阱中的溢出,其物理機制為硅摻雜增加了空穴輸運的勢壘。3、研究了綠光激光器InGaN波導層中的載流子復合及抑制方法。通過模擬計算發(fā)現(xiàn),在最后一個GaN量子壘層和InGaN上波導層之間存在一個勢壘,這個勢壘會阻礙載流子的輸運,導致載流子在InGaN上波導層中積聚并復合,降低綠光激光器的載流子注入效率。當InGaN上波導層的In組分高于4%時,載流子在上波導層內的復合不可忽略不計。適當降低InGaN上波導層的In組分可以有效抑制上波導層的載流子復合,減小綠光激光器的閾值電流。實驗結果同模擬計算結果吻合的很好。4、研究了GaN基藍光激光器的波導結構設計。首先,在InGaN上(下)波導層與AlGaN上(下)限制層之間插入額外的GaN上(下)波導層可以有效降低激光器的光學損耗。其次,隨著插入波導層厚度的增加、上波導層背景載流子濃度的上升,上波導層的載流子復合以及越過電子阻擋層的電子電流會不斷增大,從而降低藍光激光器的載流子注入效率。最后,采用In組分漸變的InGaN作為上波導層可以有效抑制上波導層的載流子復合以及越過電子阻擋層的電子電流,提升藍光激光器的載流子注入效率。5、研究了總氣流量、生長溫度對MOCVD生長AlGaN的影響。在反應室壓力、反應物濃度保持不變的前提下,隨著總氣流量的增加,反應室內氣流速率加快,MOCVD生長的速率增加。在AlGaN生長速率不變的前提下,隨著總氣流量的增加、生長溫度的降低,氣相中由NH3分解產生的H原子濃度減少,AlGaN層中并入的碳濃度增加,最終導致AlGaN帶邊發(fā)光峰的強度降低,黃光發(fā)光峰的強度增加。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN248
【圖文】：

ＣＤ）、６５０邋ｎｍ激光的數(shù)字通用光盤（Ｄｉｇｉｔａｌ邋Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ邋Ｄｉｓｃ，簡稱ＤＶＤ）、４０５邋ｎｍ激光逡逑器的藍光光盤（Ｂｌｕ－ｒａｙＤｉｓｃ，簡稱ＢＤ），其五寸光盤的單層存儲容量分別在６５０Ｍ、逡逑４．７邋Ｇ、２５邋Ｇ左右，如圖１．２所示。自從２００８年東芝公司放棄了ＨＤ邋ＤＶＤ的相關業(yè)逡逑務后，索尼公司主導的ＢＤ就成為了新一代光盤格式。截至目前為止，ＢＤ己經(jīng)成逡逑為了高清電影和正版游戲的重要存儲介質。逡逑ＣＤ邐ＤＶＤ邐ＢＤ逡逑波長：７８０ｍｎ邐波長：６５０ｎｍ邐波長：４０Ｓｍｎ逡逑數(shù)值孔徑：０．４５邐數(shù)值孔徑：０．６邐數(shù)值孔徑：０．８５逡逑覆蓋層：１．２邋ｍｉｎ邐覆蓋層：０．６邋ｍｍ邐覆蓋層：ＣＭ邋ｍｍ逡逑ｆＬｉ邐Ｊｊ｜Ｈ逡逑Ｍｍ．逡逑單層容懥：６５０邋Ｍ邐單層容

本文編號：2788732