微型激光器中TCO薄膜电极及Al2O3薄膜介质层研究

来源 :西北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sxq5588
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着纳米光学和纳米光电子器件的兴起,激光器器件尺寸不断减小,性能不断优化。但是在电流泵浦模式的设计过程中,金属电极的放置位置和电流注入途径成为了微型激光器器件应用的瓶颈。本文以TCO薄膜为桥电极,完成从远处的金属电极到激光器核心层的电流传输,同时TCO与半导体基底(常用的InP和GaAs)之间较大的折射率差值(TCO:约1.82;InP和GaAs:3.23.4)也可以增强对光的包覆作用。TCO薄膜作包覆桥电极的基本要求是:作为电极材料,电导率要高,以减少自身电损耗;作为包覆材料,光学损耗系数要小;最重要的是该TCO薄膜与半导体基底的接触应该是欧姆接触,比接触电阻率小,且热稳定性好。因此,本文通过离子束辅助沉积在常见半导体基底上沉积得到了In2O3薄膜,ZnO和SnO2约等量掺杂的ZnO-In2O3-SnO2(ZITO)薄膜,系统研究了其光电特性及与半导体基底的界面接触特性。通过离子束辅助沉积在n-InP和p-InP基底上制备In2O3薄膜。薄膜沉积过程中,通过调节辅助离子束源的O2流量(0 sccm7 sccm),调控薄膜自身的光电性能:薄膜的电导率及在波长为1550 nm处的光学损耗系数均随沉积时O2流量的增大而减小,薄膜的折射率随沉积时O2流量的增大而增大;当O2流量为3 sccm时,得到的In2O3薄膜的电导率为99.9 S/cm,在1550 nm处的光学损耗系数为831.1 cm-1。研究了薄膜沉积之前,InP半导体基底的等离子体预处理和后期的快速退火温度对In2O3薄膜与InP半导体基底界面接触特性的影响。H2等离子体对InP半导体基底的预处理可以减小其与In2O3薄膜的接触势垒,有利于形成欧姆接触,而O2等离子体预处理则效果相反,所以In2O3薄膜与H2等离子体预处理后的n-InP基底全部呈欧姆接触,而与O2等离子体预处理后的n-InP基底全部呈肖特基接触;当温度不高于400℃时,后期的快速退火对In2O3薄膜与n-InP基底之间的电接触特性影响不大;In2O3薄膜与p-InP基底之间没有实现欧姆接触。当O2流量为3 sccm时,得到的In2O3薄膜虽然电导率不高,但是其光学损耗系数小,与H2等离子体预处理后的n-InP基底呈良好的欧姆接触,在未经任何热处理时,比接触电阻率为1.37×10-6Ω.cm2,在后期的快速退火过程中,热稳定性良好,适合用于n-InP基微型激光器,且器件的快速退火温度应控制在不高于400℃。通过离子束辅助沉积在n-InP和p-GaAs基底上制备了ZITO薄膜。结果表明,ZITO薄膜自身的光电特性随辅助离子束源O2流量的变化规律与In2O3薄膜一致。当O2流量为0 sccm时,ZITO薄膜的电导率为525.2 S/cm,在1550 nm处的光学损耗系数为9775.3 cm-1,折射率为1.32,如此低的折射率有利于实现与半导体基底之间大的折射率差值,增强对光的包覆和限制作用。沉积之前对半导体基底的等离子体预处理和后期的快速退火温度对ZITO薄膜与半导体基底的界面接触特性的影响,呈现出较复杂的变化规律:沉积态的ZITO薄膜与经标准清洗工艺清洗的n-InP基底的接触势垒随沉积时O2流量的增大而减小;与经H2等离子体预处理后的n-InP基底的接触势垒较小,全部呈欧姆接触,但是最大的界面接触电阻在O2流量为5 sccm时得到;O2等离子体预处理后的n-InP基底在O2流量为0 sccm和7 sccm时,与沉积态ZITO薄膜的接触势垒较小呈欧姆接触,而在O2流量为3 sccm和5 sccm时,与沉积态ZITO薄膜的接触势垒较大呈肖特基接触。与In2O3薄膜对比,可以看出这是由于ZITO薄膜复杂的多组分导致的。虽然O2流量为0 sccm时,ZITO薄膜的光学损耗系数较高,但同时也拥有着较高的电导率,而且与H2等离子体预处理后的n-InP基底呈良好的欧姆接触,未经任何热处理时,比接触电阻率为1.84×10-4Ω.cm2。在快速退火过程中,两者的接触电阻先缓慢增大,当退火温度升高到450℃时,比接触电阻率减小,热稳定性良好,适合用于n-InP基微型激光器且退火温度可以高达450℃。O2流量为0 sccm时,得到的ZITO薄膜与H2等离子体预处理后的p-GaAs基底在未经热处理时呈肖特基接触,但是经360℃和400℃快速退火后实现了欧姆接触。通过传统的射频磁控溅射制备Al2O3薄膜,调节薄膜的沉积时间,以期得到致密连续且具有良好光电性能的极薄薄膜,用于微型激光器中做介质层。沉积时间为30 min,厚度约为30 nm的Al2O3薄膜的基底覆盖性和连续性较好,但是薄膜的光学损耗较大且电阻率较低。
其他文献
目的总结食管癌患者采用管状胃食管吻合术的治疗疗效。方法选取2014年1月-2015年12月我院救治的食管癌惠52例作为研究对象,根据治疗方法分成治疗组27例与常规组25例。治疗组以
晶格动力学是现代固体物理的基础之一。晶体中的原子在热激发下,不断地在平衡位置附近振动。这些由原子集体振动所产生的声子可以与许多激发态发生耦合,其中最主要的耦合是:
<正> 盘锦地区位于辽河下游,地势低洼,土壤盐碱。党的十一届三中全会以后,盘锦建设日新月异,目前已成为新兴的石油化工城。但是绿化美化城市还不相适应,如绿化树种单纯,主栽
水是地球上最常见也是最普通的物质之一,被誉为是生命之源。地球上的水绝大部分是以体相水的形式存在,主要为气态、液态和固态(冰)。然而水却更多地以界面或受限水的形式参与
<正>摘要目的评估完全性雄激素不敏感综合征(CAIS)女性残留睾丸的MRI表现(包括良、恶性)。材料与方法本研究纳入完全性雄激素不敏感综合征女性25例,均于16岁后选择是否保留睾
以应用在煤化工行业的往复式活塞隔膜泵上的行程为450mm、最大活塞力为500kN的组合式三曲拐轴为例,阐述了组合式三曲拐轴强度分析计算方法,进行了单曲拐轴与连接件的疲劳强度、
摘要:在当前素质教育背景下,高校愈发的重视校园文化的建设工作,旨在为学生营造良好的校园氛围,实现学生核心素养的培养。其中,体育文化作为校园文化中的重点内容,能有效的促进学生综合素质的发展,已经越来越受到人们的重视。在高校体育活动中,啦啦操作为一项综合型的运动,融合了舞蹈、音乐、体育等多种元素,对锻炼学生的身体素质和提升学生的审美情趣有着积极的作用,已经在高校中得到了广泛的开展,并推动了高校体育文化
纬编双轴向多层衬纱连接(Multi-layered-connected Biaxial Weft Knitted,MBWK)织物增强复合材料在车船制造、翼片、飞行员头盔和医学等众多领域得到了广泛的应用,是欧盟、美
《BBC音乐》  BBC Music  2018年8月号  ● 本期的专访栏目有一篇小众但很有意思的访谈,访谈对象是本真演奏家沃兹沃斯(Matthew Wadsworth)。目前,虽然采用纯粹的本真风格或(现代乐队的)复古风格演奏来表现一些作品渐渐成为主流,但不可否认的是,纯粹的本真乐器獨奏家还是相对小众的。沃兹沃斯则更可谓小众中的小众,因为他并非演奏早期钢琴或巴洛克提琴,而是一位琉特琴演奏家。不
当今社会,环境污染和化石能源紧缺已经逐步成为人类需要解决的首要问题,发展新材料以缓解环境污染以及实现能源替代是实施可持续发展战略的关键。钨作为一种稀有金属材料,它