940nm应变量子阱半导体激光器是近几年来国际上受到高度重视,具有广阔应用前景和发展十分迅速的一种新型半导体激光器。本论文从器件设计、材料生长和可靠性分析等方面所做的工作如下: 1、分析940nm InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱激光器的有源层、波导层及限制层等结构参数对器件阙值电流及其温度特性、发散角、效率的影响,并对激光器的阱层、波导层、限制层厚度和组分进行了优化设计。 2、优化了目前常用的远场发散角近似公式,通过模拟计算表明:我们的近似公式在半导体激光器实际使用的波导层范围,具有很好的精度,可以大大简化计算,为器件结构的设计提供了便捷的依据。 3、利用VG V80H分子束外延系统对GaAs、AlGaAs单晶材料及InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱结构材料进行了外延生长。分析了生长温度、生长速度、Ⅴ/Ⅲ族束流比、衬底偏向、掺杂、椭圆缺陷等条件对生长质量的影响。利用高能电子衍射(RHEED)、光荧光(PL)、双晶X射线衍射、电化学C-V、扫描电镜(SEM)等手段对材料进行了检测和分析,获得了高质量应变量子阱激光器材料生长的最佳工艺条件。 4、对940nm应变量子阱激光器进行了可靠性分析,采用大光腔结构、n型GaAs作为阻挡层及氦离子注入形成非电流注入区、金锡合金焊料的管芯烧结技术有效地提高了COD的阈值。 5、采用MBE方法获得了高质量的940nm波长应变量子阱激光器外延材料,材料的阈值电流密度分别低达190A/cm~2(腔长为800μm)及175A/cm~2(腔长为1800μm)。采用大光学腔结构,成功地获得了远场垂直发散角为29.6°的高光束质量940nm应变量子阱激光器。单条激光器连续输出功率达2W,斜率效率0.98W/A。