基于AlGaN-GaN半導(dǎo)體材料量子級(jí)聯(lián)激光器的理論研究.pdf

1、目前量子級(jí)聯(lián)激光器的激射波長(zhǎng)范圍已經(jīng)由中紅外擴(kuò)展到了太赫茲領(lǐng)域，且量子級(jí)聯(lián)激光器是理想的太赫茲振蕩源，其在很多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，所以對(duì)量子級(jí)聯(lián)激光器的研究具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本學(xué)位論文主要研究了AlGaN/GaN量子級(jí)聯(lián)激光器的有源區(qū)設(shè)計(jì)，通過(guò)求解導(dǎo)帶子能級(jí)的一維薛定諤方程，得到導(dǎo)帶電子子能級(jí)和波函數(shù)的分布，研究了Al組分、外加電場(chǎng)、阱壘層厚度、生產(chǎn)誤差對(duì)激光器性能的影響，論文的研究成果對(duì)提高激光器的性能具有一定的理論參考價(jià)

2、值。
　　1.通過(guò) Matlab軟件利用傳遞矩陣法求解導(dǎo)帶電子子能級(jí)所滿足的一維有效質(zhì)量薛定諤方程，得到導(dǎo)帶電子子能級(jí)和波函數(shù)的分布。同時(shí)分析了AlGaN與GaN材料所特有的極化效應(yīng)，該效應(yīng)導(dǎo)致阱層與壘層的極化場(chǎng)（內(nèi)建場(chǎng)）方向相反。
　　2.三能級(jí)與四能級(jí)系統(tǒng)的 AlGaN/GaN量子級(jí)聯(lián)激光器都是利用縱向光學(xué)（LO）聲子散射實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過(guò)隧穿實(shí)現(xiàn)“級(jí)聯(lián)”的，這就需要電子在躍遷過(guò)程中滿足近共振條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)產(chǎn)

3、生受激輻射。
　　3.分析了在阱壘結(jié)構(gòu)與Al組分確定時(shí)，外加電場(chǎng)對(duì)激光器性能的影響，發(fā)現(xiàn)在滿足近共振條件的情況下，外加電場(chǎng)取恰當(dāng)值時(shí)可以得到最大的偶極躍遷元，即得到最佳的外加電場(chǎng)；同樣在阱壘結(jié)構(gòu)與外加電場(chǎng)確定時(shí)，Al組分對(duì)激光器性能的影響，即確定最佳的 Al組分,以滿足近共振條件實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。Al組分過(guò)小不能滿足近共振條件，Al組分過(guò)大又會(huì)影響材料的生長(zhǎng)誤差，降低躍遷幾率；改變有源區(qū)的阱壘結(jié)構(gòu)時(shí)，就需要適當(dāng)調(diào)整Al組分、外加電場(chǎng)