【摘要】：近紅外波段半導(dǎo)體激光器在軍事和民用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。GaSb基半導(dǎo)體材料中的GaAsSb三元合金因其帶隙可調(diào)制的優(yōu)越性成為重要的近紅外應(yīng)變量子阱激光器的有源區(qū)的候選材料。因半導(dǎo)體激光器件的核心是有源區(qū),本論文針對(duì)GaAsSb合金及量子阱有源區(qū)結(jié)構(gòu)外延生長和性質(zhì)研究不充分的問題,以生長出高質(zhì)量的GaAsSb/AlGaAs應(yīng)變量子阱材料為目的進(jìn)行了GaSb、GaAsSb和GaAsSb/AlGaAs應(yīng)變量子阱的外延生長、性質(zhì)分析及光學(xué)性質(zhì)優(yōu)化研究,為GaAsSb/AlGaAs應(yīng)變量子阱激光器件的研制做基礎(chǔ)研究,。本論文的主要研究工作如下:1.利用分子束外延(MBE)技術(shù)開展GaSb材料外延生長工作,優(yōu)化外延生長條件以提高GaSb薄膜的晶體質(zhì)量。開展GaSb材料的光譜研究工作,對(duì)比分析同質(zhì)和異質(zhì)外延GaSb薄膜材料的發(fā)光性質(zhì)。針對(duì)GaSb材料的表面態(tài)問題,開展利用MgO薄膜進(jìn)行GaSb薄膜材料的表面鈍化工作,提高了GaSb材料的發(fā)光強(qiáng)度。本部分研究將為GaAsSb合金的外延生長和性質(zhì)研究奠定研究基礎(chǔ)。2.開展GaAsSb合金材料的異質(zhì)外延生長工作,通過As/Sb束流控制調(diào)節(jié)GaAsSb合金的組分,并使用PL光譜技術(shù)分析合金的光學(xué)性質(zhì),獲得局域態(tài)隨合金中Sb組份的變化規(guī)律,證明局域態(tài)復(fù)合是GaAsSb合金中重要的載流子復(fù)合機(jī)制。為了深入理解局域態(tài)的性質(zhì),使用快速熱退火(RTA)技術(shù)對(duì)GaAsSb合金進(jìn)行處理。研究了不同退火溫度對(duì)局域態(tài)能級(jí)的調(diào)控作用,獲得了退火溫度對(duì)局域態(tài)深度調(diào)控的規(guī)律。本部分研究內(nèi)容為GaAsSb/AlGaAs應(yīng)變量子阱的外延生長和發(fā)光性質(zhì)的調(diào)控提供基礎(chǔ)研究。3.根據(jù)應(yīng)變量子阱理論計(jì)算GaAsSb/AlGaAs應(yīng)變量子阱的輕重空穴帶隨組份調(diào)控的應(yīng)變對(duì)帶隙的影響規(guī)律,并據(jù)此設(shè)計(jì)了發(fā)光波長在935nm的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應(yīng)變多量子阱。在實(shí)驗(yàn)方面,外延生長了該GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應(yīng)變多量子阱并研究其結(jié)構(gòu)及發(fā)光性質(zhì),根據(jù)XRD和PL結(jié)果確定生長出了與設(shè)計(jì)參數(shù)相符的應(yīng)變量子阱材料,并在室溫光譜中觀察到重空穴激子和輕空穴激子同時(shí)存在的現(xiàn)象。為了研究應(yīng)變量子阱的發(fā)光性質(zhì),通過RTA技術(shù)對(duì)應(yīng)變量子阱樣品進(jìn)行處理,研究退火溫度對(duì)量子阱樣品發(fā)光的調(diào)控作用。研究結(jié)果證明退火溫度對(duì)量子阱樣品的發(fā)光峰位及強(qiáng)度有極大的影響,確認(rèn)局域態(tài)、應(yīng)變和界面混合效應(yīng)是影響量子阱發(fā)光性質(zhì)的重要因素。本部分研究中生長出了高質(zhì)量的GaAs0.92Sb0.08/Al0.3Ga0.7As應(yīng)變多量子阱材料,并證明可利用RTA技術(shù)提高應(yīng)變量子阱的發(fā)光強(qiáng)度,調(diào)控應(yīng)變量子阱的發(fā)光峰位。本論文中對(duì)GaAsSb材料及應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)的研究為應(yīng)變量子阱激光器的制備和性能調(diào)控提供基礎(chǔ)研究。
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【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN304

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本文編號(hào)：2489728