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近中红外波段在通讯、探测、环境监控、医疗以及军事领域占有举足轻重的地位。发展近中红外激光器一直以来都是科学界不断创新和研究的话题,以InP衬底为基础的相关器件在近中红外波段有很好的性能。本文针对以InP材料为衬底的各类激光器做了理论模拟和材料生长两方面的研究。使用matlab进行了量子阱激光器增益特性的模拟和量子级联激光器能带结构及输出特性的模拟,结合物理基础给出了量子阱激光器及量子级联激光器有源区和注入区的优化和设计思路。同时,使用MOCVD的方法进行了通讯波段量子阱激光器的材料生长和异变材料体系下InGaAs量子阱激光器材料的生长和优化。研究内容和成果包括: 1.使用等效的应变二带模型优化了包含双轴应力的应变量子阱能带的计算方法,通过引入双轴应力,在不降低计算速度的同时,保证了在应变补偿等生长条件下,激光器器件模拟的准确性; 2.结合有限元方法的使用,优化了量子级联激光器注入/收集区布拉格反射镜透射率的计算方法,通过有限元方法结合传输边界条件,消除了使用传输矩阵法进行计算时,在势垒边缘处透射率曲线的异常波动; 3.使用OK近似的方法,简化了量子级联激光器中电子电子散射的计算,将电子-电子散射过程中复杂的五重积分通过近似的方式简化为三重积分,在保证计算精度的同时提高了器件模拟速度; 4.结合矩阵求解方法,优化了薛定谔-泊松-速率方程迭代中速率方程迭代的速度,通过在速率方程模型中增加电子守恒项并去除相关性项的方式,使速率方程的求解可以简化为线性方程组的求根,结合matlab中的求根算法,提高了求解效率,获得了量子级联激光器器件性能模拟的优化程序; 5.比较了使用低温两步生长法和使用组分渐变缓冲层生长的方法进行异变材料制作的优缺点,结合显微镜、XRD、SEM、PL等测试手段,对两种方法获得的材料进行了分析; 6.通过在阶梯渐变缓冲层不同阶梯间引入缓变界面的方式,优化了异变材料缓冲层的生长,结合理论分析及SEM、XRD、CLM、AFM、RSM等测试手段,对异变材料的生长进行了分析,并进行了长波长InGaAs激光器材料的初步外延生长尝试。