GaN基边发射半导体激光器特性研究

论文摘要

GaN基半导体激光器的激射波长可以覆盖从200nm至365nm的可见光区域,而紫外激光器（UV-LD）和蓝光激光器是目前研究的重点。紫外激光器凭借其在数据存储、光通信、水源净化、光刻、生物化学分析等方面的广泛应用逐渐引起人们的高度关注。同时,蓝光激光器对于全彩照明显示的不可或缺性也驱动着科研工作者进行深入的研究。半导体激光器采用GaN基材料进行制备,难免会遇到p型掺杂困难、AlGaN材料较强的自发极化效应、有源区内电子泄露和空穴注入率低等问题。本论文采用模拟计算软件PICS3D,对GaN基边发射半导体激光器结构优化和模拟计算,力求解决用GaN基材料制备半导体激光器时存在的上述问题。论文的主要内容如下:1)介绍了紫外激光器和蓝光激光器的研究发展历程以及半导体激光器的工作原理和主要特性。接着,介绍了使用模拟计算软件PICS3D对边发射半导体激光器进行计算时用到的物理模型和计算流程。2)使用PICS3D对紫外激光器进行模拟研究,构建不同结构探讨紫外激光器最后一个量子阱势垒（LQB）厚度及层数对紫外激光器性能的影响。计算结果表明,厚度为10nm的5层LQB紫外激光器在阈值电流、输出光功率、斜率效率、光学限制等方面均优于传统结构。此外,该激光器有源区内载流子的泄露得到有效抑制,受激辐射复合显著增强。3)使用PICS3D对不同腔长、不同脊宽的蓝紫光激光器进行模拟研究,通过计算得到了受激辐射复合分布、局部增益、温度变化等数据,进一步分析腔长和脊宽变化对激光器阈值电流、热学性能、激射波长的影响及其原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 半导体激光器工作原理及器件性能
•     1.2.1 半导体激光器的工作原理
•     1.2.2 半导体激光器的主要特性
•   1.3 半导体激光器的发展
•     1.3.1 GaN基紫外半导体激光器的发展
•     1.3.2 GaN基蓝光半导体激光器的发展
•   1.4 论文框架
•   参考文献
• 第二章 半导体激光器模拟计算方法
•   2.1 模拟计算模型
•     2.1.1 能带结构
•     2.1.2 漂移-扩散
•     2.1.3 纵模搜索
•   2.2 模拟计算流程
•   2.3 本章小结
•   参考文献
• 第三章 紫外半导体激光器结构优化
•   3.1 模拟结构和参数设置
•   3.2 器件优化结果分析
•     3.2.1 光学特性分析
•     3.2.2 电学特性分析
•     3.2.3 热学特性分析
•   3.3 本章小结
•   参考文献
• 第四章 蓝紫光半导体激光器不同腔长和脊宽的研究
•   4.1 模拟结构和参数设置
•   4.2 不同腔长和脊宽的半导体激光器模拟计算
•     4.2.1 不同腔长蓝紫光LD的模拟计算
•     4.2.2 不同脊宽蓝紫光LD的模拟计算
•   4.3 本章小结
•   参考文献
• 第五章 总结与展望
• 附录 硕士期间发表论文与参加学术会议情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐梦

导师: 李书平

关键词: 紫外激光器,蓝紫光激光器

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 厦门大学

分类号: TN248.4

总页数: 65

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