InAs-GaAs量子點(diǎn)生長及兩段式半導(dǎo)體光放大器研制.pdf

1、經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，半導(dǎo)體光放大器(SOA)在光電子器件和光通信領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，體材料SOA和量子阱SOA都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化生產(chǎn)。但是由于體材料SOA自身性能的限制，沒有在光通信系統(tǒng)中得到大規(guī)模使用。低維納米材料特別是量子點(diǎn)材料是當(dāng)前國際研究熱點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注和重視。為了提高SOA的性能，增強(qiáng)其在光通信系統(tǒng)中使用的靈活性，本文研制了新型低維納米結(jié)構(gòu)兩段式量子阱SOA，測(cè)試了SOA器件性能，并對(duì)基于交叉增益的兩段式

2、SOA波長轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了模擬仿真；本文還對(duì)量子點(diǎn)和量子點(diǎn)分子的金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD)生長及其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。具體研究內(nèi)容如下：
　　 (1)成功研制了兩段式量子阱SOA。在InP襯底上，采用MOCVD設(shè)備生長了混合應(yīng)變InGaAsP量子阱有源區(qū)和SOA其他結(jié)構(gòu)，并對(duì)生長材料進(jìn)行了測(cè)試分析。成功制作了兩段式量子阱SOA，對(duì)SOA器件性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，改變兩段的注入電流能調(diào)整兩段式量子阱SOA的中心波長、

3、增益和飽和輸出功率，從而適用不同的應(yīng)用場合。
　　 (2)理論研究了兩段式SOA在波長轉(zhuǎn)換器上的應(yīng)用。針對(duì)兩段式SOA特點(diǎn)，在Connelly寬帶模型基礎(chǔ)上，建立了兩段式SOA理論模型，模擬了兩段式SOA交叉增益調(diào)制波長轉(zhuǎn)換器性能，結(jié)果表明，調(diào)節(jié)兩段的注入電流，能有效加速載流子恢復(fù)，抑制轉(zhuǎn)換光的碼型效應(yīng)。
　　 (3)研究了InAs/GaAs量子點(diǎn)的生長。首先研究了量子點(diǎn)的生長機(jī)理，以及MOCVD生長參數(shù)對(duì)InAs/Ga

4、As量子點(diǎn)的影響。然后系統(tǒng)地調(diào)查了蓋層對(duì)量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的改善，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫和高溫的雙蓋層結(jié)構(gòu)對(duì)量子點(diǎn)性能有較大提升；In組分漸變的InGaAs蓋層有利于提高量子點(diǎn)發(fā)光效率，改善量子點(diǎn)均勻性。最后還生長了一種光致發(fā)光光譜寬度高達(dá)183nm的多模量子點(diǎn)，并研究了InGaAs應(yīng)力減小層和InAs沉積厚度對(duì)多模量子點(diǎn)的影響。
　　 (4)研究了側(cè)向耦合InAs/GaAs量子點(diǎn)分子的制備。提出了一種自組裝生長方法，該方法采用M

5、OCVD設(shè)備通過合適選擇生長參數(shù)制作量子點(diǎn)分子，不需要采用特殊的模板或者特別的工藝流程，具有實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，量子點(diǎn)分子的形成和特性對(duì)生長溫度和InAs沉積厚度非常敏感，且量子點(diǎn)分子的形成會(huì)導(dǎo)致發(fā)光波長紅移。研究了InGaAs蓋層對(duì)InAs量子點(diǎn)分子的影響，隨著InGaAs蓋層中In組分和厚度的增加，量子點(diǎn)分子的發(fā)光波長發(fā)生紅移。獲得了光致發(fā)光光譜寬為209nm，發(fā)光效率較高的寬譜量子點(diǎn)分子，這種寬光譜量子點(diǎn)分子有望在寬光譜器件