RCLED的结构优化与MOCVD外延生长

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kobe20060121
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谐振腔发光二极管(RCLED)起始于20世纪90年代,起初仅作为一种新型器件出现,并没有多少实用的场合。然而随着光纤以及网络技术的发展,基于廉价的塑料光纤的短程光通信得到了迅速发展。较其它光源相比,RCLED更适合短程光通信系统,它已成为极具市场前景和重大社会意义的光源之一。另外,在光互联、数字通信光开关、路由器、高性能的多处理器系统、系统、芯片间的数据传输等传统的半导体激光器应用领域,在市场竞争越来越激烈的今天,廉价、低功耗、和高可靠性的RCLED极具应用潜力。 然而,由于自身结构的特殊性,对这种优良器件而言,许多问题仍然亟待解决。对于工作于塑料光纤的一个通光窗口650nm的RCLED来说,如何进一步提高电光转化效率,提高单管光功率,以及降低工作压降等问题已成为研究焦点。 本论文在北京市教育委员会科技计划面上项目(批准号:KM200810005002)和北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目等项目支持下,针对650nmRCLED进行了深入的理论研究和实验实践。最终成功制作了顶部DBR采用AlGaInP材料系的RCLED,得到的器件发光良好,工作压降较低,达到了一定的输出光功率,为本项目的进一步深入研究提供了理论依据、实验基础以及相关工艺参数。 本论文的具体研究工作概括如下: 1、分析、总结了谐振腔对自发辐射的影响,自发辐射增强的角依赖关系,RCLED的设计准则以及DBR的相关理论。 2、利用矩阵传输法,计算了AlGaInP材料系DBR的白光反射谱;计算了由AlGaAs材料系下DBR和AlGaInP材料系上DBR构成的谐振腔的白光反射谱。 3、利用MOCVD设备对本文设计的DBR,谐振腔以及RCLED完整器件进行外延生长,并通过后续工艺将RCLED做成完整器件。对AlGaInP材料系DBR和谐振腔进行白光反射谱测试,并与理论计算相比较,验证理论的正确性和实验薄膜厚度控制的精确性。 4、对完整的RCLED器件进行光致发光谱,远场发散角以及电学特性进行测试,对测试结果进行分析,并与其它文献类似结构进行比较。 5、制作了波长为650nm的RCLED,得到的器件在20mA注入电流下光功率平均为0.5mW,压降2.2V,光谱半峰宽约10nm。
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