近年來,隨著微電子工藝尺寸向納米級(jí)前進(jìn),器件線寬的進(jìn)一步減小,電互連所固有的局限性使芯片的發(fā)熱量迅速增加,引起串?dāng)_、噪聲、功耗、時(shí)延等多方面的問題。為了突破瓶頸,研究人員把目光集中在了硅基光電集成技術(shù),然而Si是間接帶隙材料,在制作發(fā)光器件時(shí)發(fā)光效率特別低。Ge雖然也是間接帶隙材料,但是可以通過張應(yīng)變等能帶調(diào)控技術(shù)將Ge轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋恫牧?大大增加發(fā)光效率,這為高效Ge激光器的制作提供了可能。本文以本征Ge能帶結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),基于Van de Walle形變勢(shì)理論計(jì)算了雙軸張應(yīng)變對(duì)Ge能帶結(jié)構(gòu)的影響,得到1.8%的雙軸張應(yīng)變可以使Ge轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋恫牧��；趯?shí)際中對(duì)Ge引入1.8%雙軸張應(yīng)變的工藝難度太大,提出了通過雙軸張應(yīng)變和N型重?fù)诫s共同作用實(shí)現(xiàn)Ge直接帶隙發(fā)光的方案。通過分析雙軸張應(yīng)變與N型重?fù)诫s共同作用對(duì)Ge能帶結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)N型重?fù)诫s的填充作用可以降低Ge轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋恫牧纤璧膽?yīng)變量。而且增加Ge中的少數(shù)載流子壽命可以大大降低Ge中的非輻射復(fù)合,提高Ge的發(fā)光性能,這為設(shè)計(jì)高效Ge激光器奠定了基礎(chǔ)�；诩す馄鞯墓ぷ髟碓O(shè)計(jì)了Ge/SiGe雙異質(zhì)結(jié)激光器。該結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)勢(shì):通... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Ge光抽運(yùn)脈沖激光器在不同脈沖抽運(yùn)功率下的室溫邊發(fā)射光譜

第一章 緒論麻省理工學(xué)院的 Liu 等人成功制作出了第一個(gè)室溫 Ge 光激界上第一個(gè)制備成功的 Ge 激光器樣品。如圖 1.1 所示，高真空化學(xué)氣相淀積（UHV-CVD）外延生長了 4.8 mm 長長 Ge 過程中通過 Ge 與 Si 之間熱膨脹系數(shù)的差異對(duì) Ge。由于僅僅 0.24%的雙軸張應(yīng)變不足以使 Ge 轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訐裨粨诫s的方式對(duì) Ge 進(jìn)行了 1×1019cm–3的 N 型重?fù)侥芰坎睢Ｒ驗(yàn)?Ge 材料的光增益比較小，為了降低光損耗硅將 Ge 進(jìn)行覆蓋。實(shí)驗(yàn)表明，在脈沖功率為 50 μJ 的光為 1594、1599、1605 nm 的發(fā)光光譜，而且也觀察到了激課題組的實(shí)驗(yàn)證明了在 Ge 中通過能帶工程引入雙軸張應(yīng)直接帶隙發(fā)光的 Ge 激光器。在此基礎(chǔ)上，研究者們又開的研究。

1.3 Si 基 Ge 室溫電注入連續(xù)波長邊發(fā)射激光器的發(fā)射光譜與 P-I 德國斯圖加特大學(xué)的研究人員研制出室溫 Si 基 Ge 電注構(gòu)與麻省理工學(xué)院 Liu 小組制作的激光器的器件結(jié)構(gòu)有比 Ge 沒有引入張應(yīng)變，Ge 層的摻雜濃度為 3×1019cm-3，采異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。從圖 1.3 可以看到，當(dāng)注入電流密度超過閾值夠觀察到發(fā)光波長為 1682 nm 的發(fā)光光譜，這與體 Ge 的由于該器件結(jié)構(gòu)沒有張應(yīng)變的作用，因此紅移主要是 GeT 制作的電注入 Ge 激光器相比閾值電流密度太大，其主軸張應(yīng)變。S. Wirths 等人制備了光泵浦 SiGeSn/GeSn/SiGeSn 雙異質(zhì)直接帶隙發(fā)光。該激光器的增益介質(zhì)是 Sn 組分為 12.6%該激光器的發(fā)光波長為 2.5μm，輸出功率為 221 kW/cm2斯坦福大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了 Ge 納米線激光器[23]。該激質(zhì)、應(yīng)變導(dǎo)致的偽異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和高 Q 光學(xué)腔的共同作用可

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]808nm半導(dǎo)體激光器的腔面反射率設(shè)計(jì)[J]. 杜偉華,楊紅偉,陳國鷹,陳宏泰,李雅靜,彭海濤.  光電工程. 2008(09)



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