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GaN基蓝、紫光激光器是迄今为止半导体激光器中波长最短的可见光激光器,是高密度光存储系统中最有希望的光源。它可以将现有光存储技术的存储密度提高五倍以上,并将大大提高激光印刷的速度。在国家863计划的支持下,北京大学已经实现了波长为405nm的电注入条型和脊型波导GaN基激光二极管的脉冲受激发射。虽然我们在激光器结构的优化设计、电学特性控制、掺杂技术、器件工艺等多方面都取得了新的突破,但同时也面临着很多问题,例如目前仍然是脉冲激射,占空比低,阈值电流密度高等。为了实现连续激射,并真正走向实用化,要克服的难题很多。
本论文主要研究了GaN基激光器电学和热学方面的性质,目的是为外延片的生长和器件结构的优化提供技术参数和理论依据。这对于改善激光器的性能,实现连续激射是有指导意义的。本论文主要做了以下两方面的工作:
1.从物理图像出发,分析了有源区电流溢出的原因,讨论了电子溢出有源层的可能机制。为了减少电流的溢出,改善激光器的性能,从载流子输运机制的角度,通过解析的推导,对AlGaN电子阻挡层中Al组分和p型掺杂水平进行了优化。并对照数值模拟的结果,进一步分析了电子阻挡层的作用以及其Al组分对器件的影响。
2.分析了GaN激光器热效应产生的原因及主要影响因素,介绍了测量激光器结温的主要测量方法。同时采用结电压法对本课题组的LD和LED样品进行了测量,并结合相应的文献对实验结果进行了分析,对本课题组样品的热性能有了基本的认识。最后为了改善激光器的温度特性,研究了利用激光剥离和电镀技术制备带光刻图形的铜衬底上的GaN基紫光激光器的实验方法,并研究了解理后的端面和样品的电学性质。