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AlAs/GaAs分布布拉格反射镜(DBR)的反射谱拟合与优化生长

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人工晶体学报 2005年第6期34卷 977-981页

作者：张冠杰舒永春皮彪姚江宏林耀望舒强刘如彬王占国许京军天津市南开大学弱光非线性光子学材料先进技术及制备教育部重点实验室天津300071 天津市南开大学弱光非线性光子学材料先进技术及制备教育部重点实验室天津300071中国科学院半导体研究所半导体材料重点实验室北京100083

对分布布拉格反射镜(DBR)的原理和特征进行了分析,使用传输矩阵方法计算了不同对数GaAs/A lAs反射镜的反射率曲线。利用分子束外延(MBE)设备生长了波长为920nm和980nm的半导体多层膜DBR反射镜,分析了实验测得的反射谱与理论拟合曲线之... 详细信息

对分布布拉格反射镜(DBR)的原理和特征进行了分析,使用传输矩阵方法计算了不同对数GaAs/A lAs反射镜的反射率曲线。利用分子束外延(MBE)设备生长了波长为920nm和980nm的半导体多层膜DBR反射镜,分析了实验测得的反射谱与理论拟合曲线之间的差异及其产生原因,实现了材料的优化生长,获得了反射率大于99%、中心波长和带宽接近理论计算值的DBR材料。该DBR的反射谱拟合与优化生长研究可应用于VCSEL和VECSEL激光器。

关键词：分布布拉格反射镜理论计算优化生长高反射率

蓝光波段高反射率AlN／GaN分布布拉格反射镜的制作

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半导体光电 2009年第4期30卷 555-557,561页

作者：吴超敏尚景智张保平余金中王启明厦门大学物理系半导体光子学研究中心福建厦门361005 厦门大学萨本栋微机电研究中心福建厦门361005 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家联合重点实验室北京100083

采用金属有机物化学气相沉积方法制备了蓝光波段高反射率AlN/GaN分布布拉格(DBR)反射镜。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及分光光度计等测量手段对样品的物理特性进行了分析表征。结果显示样品的表面有少量圆形台面结... 详细信息

采用金属有机物化学气相沉积方法制备了蓝光波段高反射率AlN/GaN分布布拉格(DBR)反射镜。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及分光光度计等测量手段对样品的物理特性进行了分析表征。结果显示样品的表面有少量圆形台面结构和裂纹出现,但在其他区域,样品具有较为平整的表面。该样品在462.5 nm附近获得最大反射率99.4%,表面均方根粗糙度小至2.5 nm。分析表明,所得DBR达到了制备GaN基垂直腔面发射激光器的要求。

关键词：金属有机物化学气相沉积分布布拉格反射镜高反射率氮化物

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半导体/超晶格分布布拉格反射镜的特性研究

发光学报 2001年第3期22卷 289-293页

作者：晏长岭钟景昌赵英杰苏伟黎荣晖任春燕长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室吉林长春130022

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱... 详细信息

在n+ GaAs (10 0 )衬底上由分子束外延技术 (MBE)生长了以 [GaAs/AlAs]超晶格替代AlxGa1-xAs所形成的新型AlAs/ [GaAs/AlAs]半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) ,并对此DBR的光、电学特性进行了实验测量。从实验获得的DBR的反射谱中得出 ,其反射谱中心波长为 85 0nm ,19周期此DBR的峰值反射率高达 99 5 % ,反射带宽度为 90nm左右。与此同时 ,由自行设计的二次钨丝掩模质子注入形成 15× 15 μm2 正方形电流注入区对 p型DBR的串联电阻进行了测量 ,克服了化学湿腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点。实验得出此 p型DBR的串联电阻仅为 5 0Ω左右。由此可见 ,此DBR在保持高的反射率的同时具有较低的串联电阻。最后 ,对DBR的串联电阻与温度关系的实验研究表明 ,此DBR的串联电阻受温度的影响不大。

关键词：分布布拉格反射镜 DBR 超晶格分子束外延 MBE 串联电阻半导体激光器特性研究 GaAs/AlAs 砷化镓/砷化铝

材料结构对AlGaN基分布布拉格反射镜特性的影响

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激光与红外 2006年第11期36卷 1060-1062页

作者：谢自力张荣刘斌姬小利李亮修向前江若琏龚海梅赵红韩平施毅郑有炓江苏省光电功能材料重点实验室南京大学物理系江苏南京210093 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

采用低压MOCVD技术生长了A lGaN/GaN、A lGaN/A lN等多种交替生长结构的半导体多层膜分布布拉格反射镜(DBR)。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等测量手段对材料的物理特性进行了分析表征。结果表明,材料结构对DB... 详细信息

采用低压MOCVD技术生长了A lGaN/GaN、A lGaN/A lN等多种交替生长结构的半导体多层膜分布布拉格反射镜(DBR)。利用X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等测量手段对材料的物理特性进行了分析表征。结果表明,材料结构对DBR的性能影响很大。通过材料的优化生长,获得了反射率高达93.5%、中心波长和发射率都接近理论值的A lGaN/A lN DBR材料。

关键词：分布布拉格反射镜反射率 AlxGa1-x N/AlN 金属有机化学汽相沉积

AlGaN/GaN分布布拉格反射镜的设计与表征

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激光与红外 2005年第11期35卷 888-890页

作者：姬小利江若琏李亮谢自力周建军刘斌韩平张荣郑有炓龚海梅南京大学物理系江苏省光电功能材料重点实验室江苏南京210093 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

设计了反射中心波长为500nm的A l0.3Ga0.7N/GaN和A lN/GaN两种分布布拉格反射镜(DBR),并采用光学传递矩阵方法对其光谱反射率进行了理论上的模拟。采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了样品。实际测量的样品反射... 详细信息

设计了反射中心波长为500nm的A l0.3Ga0.7N/GaN和A lN/GaN两种分布布拉格反射镜(DBR),并采用光学传递矩阵方法对其光谱反射率进行了理论上的模拟。采用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了样品。实际测量的样品反射谱中有明显的反射峰,但峰值波长与理论设计有偏差,峰值反射率也比理论设计值偏低。SEM和AFM测量结果表明:这是由生长层厚与设计的偏差和界面不平整引起的。

关键词：氮化镓分布布拉格反射镜光学传递矩阵方法

半导体/超晶格分布布拉格反射镜(DBR)的分子束外延生长

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Journal of Semiconductors 2001年第4期22卷 446-450页

作者：晏长岭赵英杰钟景昌中国科学院长春光学精密机械物理研究所长春130021 长春光学精密机械学院半导体激光国家重点实验室长春130022

用分子束外延技术 (MBE)生长了以 Ga As/Al As超晶格替代 Alx Ga1 - x As所形成的 P型半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) .此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为 85 0 nm.由实验表明 ,19个周期的反射镜获得了高达 99%以上的高反射... 详细信息

用分子束外延技术 (MBE)生长了以 Ga As/Al As超晶格替代 Alx Ga1 - x As所形成的 P型半导体 /超晶格分布布拉格反射镜 (DBR) .此分布布拉格反射镜的反射谱中心波长为 85 0 nm.由实验表明 ,19个周期的反射镜获得了高达 99%以上的高反射率 .与此同时 ,采取自行设计的二次钨丝掩膜质子注入法制成 15 μm× 15 μm的正方形电流注入区 ,以此测定 P型反射镜的串联电阻 ,克服了湿化学腐蚀法中腐蚀深度不易控制及侧面同时被腐蚀的缺点 ,实验得出此 P型反射镜的串联电阻仅为 5 0 Ω 左右 .在生长过程中 ,发现在只含一个铝源的分子束外延生长系统中 ,生长这种半导体 /超晶格反射镜相对其他半导体 /半导体反射镜要节省很多外延生长时间 ,因此较适合应用于多层结构的光电器件中 .

关键词：分布布拉格反射镜半导体超晶格分子束外延

AlGaN/GaN分布布拉格反射镜的MOCVD生长

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激光与红外 2005年第11期35卷 891-893页

作者：李亮张荣谢自力张禹修向前姬小利刘成祥毕朝霞陈琳周建军刘斌韩平江若琏顾书林施毅龚海梅郑有炓江苏省光电信息功能材料重点实验室南京大学物理系江苏南京210093 中国科学院上海技术物理研究所上海200080

文中利用MOCVD方法,采用高质量GaN作为缓冲层,在(0001)取向的蓝宝石衬底上实现了不同组分的A lxGa1-xN/GaN分布布拉格反射镜(DBR)的制备。通过XRD、SEM、AFM、反射谱等测量分析手段,研究了A lxGa1-xN/GaN DBR的结构质量、厚度和表面形貌。

关键词： AlGaN GaN 分布布拉格反射镜 MOCVD

GaN基VCSEL的分布布拉格反射镜与亚波长光栅结构研究

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GaN基VCSEL的分布布拉格反射镜与亚波长光栅结构研究

作者：臧茂荣太原理工大学

学位级别：硕士

氮化物材料体系的禁带宽度在0.7～6.2 eV之间连续可调,使得GaN基垂直腔面发射激光器（VCSEL）的发光范围覆盖紫外到可见光区域,与已经成熟的Ga As基VCSEL覆盖的红外波段刚好互补,因此GaN基VCSEL受到了研究人员的广泛关注。反射镜作为GaN... 详细信息

氮化物材料体系的禁带宽度在0.7～6.2 eV之间连续可调,使得GaN基垂直腔面发射激光器（VCSEL）的发光范围覆盖紫外到可见光区域,与已经成熟的Ga As基VCSEL覆盖的红外波段刚好互补,因此GaN基VCSEL受到了研究人员的广泛关注。反射镜作为GaN基VCSEL的重要组成部分,需要高反射率和宽阻带,以降低VCSEL的阈值电流、提高激光的输出功率。本文在理论分析的基础上,研究用于绿光波段（中心波长λ=0.52μm）GaN基VCSEL的分布布拉格反射镜（DBR）和亚波长光栅（SWG）结构,为GaN基VCSEL反射镜的结构设计提供理论指导。主要研究内容如下:（1）DBR作为VCSEL传统的反射镜,是由两种折射率差较大的材料以λ/（4n）的厚度交替生长构成。本文研究的氮化物DBR包括:Al N/GaN DBR和Al Ga In N/In GaN DBR。采用传输矩阵法结合折射率色散模型计算Al N/GaN DBR的反射谱,研究发现在相同条件下,将高折射率材料作为第一层（HL结构）的DBR会比以低折射率材料作为第一层（LH结构）的反射率更高,高反带更宽;根据仿真计算得出,在整数对DBR（一对DBR指高、低折射率材料各生长一层）上再生长一层高折射率材料并不会影响反射谱性能。由于Al N和GaN材料折射率差较大,Al N/GaN DBR可以用相对较少的对数达到高反射率和宽阻带,但是两种材料的晶格失配较大,生长对数过多时会导致裂纹和位错,因此,又进一步研究了应变补偿的Al Ga In N/In GaN DBR。为了增大Al Ga In N和In GaN的折射率差,选取高Al组分（Al组分0.8）的Al Ga In N材料,根据应变补偿原则,要求DBR的整体应变为0,可计算出应变补偿的Al Ga In N和In GaN材料组分,采用传输矩阵法计算其反射谱。研究表明30对AlGaInN/InGaN DBR在中心波长的反射率超过99.5%,高反带达到26 nm,提高Al Ga In N材料中In组分含量,反射率和高反带宽度变低。对于Al N/GaN DBR和Al Ga In N/In GaN DBR,反射率和高反带宽度都会随着DBR对数的增加而增加,但是当对数达到一定程度时,再增加DBR对数不会对反射率和高反带产生太大影响,反而会影响实际生产过程中的DBR质量。（2）SWG可以替代DBR作为VCSEL的顶部反射镜,它是由两种高、低折射率材料形成的周期性光栅结构,通过调整光栅结构参数可以获得高反射率和宽阻带。本文采用严格耦合波理论仿真计算不同光栅参数对SWG反射性能的影响,并研究其在横电波（TE偏振）和横磁波（TM偏振）下的衍射异常现象。主要研究一维Ti O SWG、SiNSWG和GaN SWG,通过仿真计算发现,入射光在TM偏振和TE偏振状态下都会产生瑞利异常和泄漏模共振效应,TE偏振下会产生覆盖中心波长的宽平带,而TM偏振的反射谱峰值更尖锐,与TE偏振峰值不重合。为了使中心波长处达到高反射率,主要研究TE偏振情况下各参数对反射性能的影响。研究发现Ti O SWG的最佳光栅周期、高度和占空比分别为0.49μm、0.25μm和0.34,各参数的制作容差为1.6%、2.0%和8.3%,考虑实际制作过程中的梯形光栅结构,上下占空比之差Δf应控制在-10%～5%;SiNSWG的最佳光栅周期、高度和占空比分别为0.489μm、0.2μm和0.5,各参数的制作容差为1.6%、3.0%和1.4%,上下占空比之差Δf应控制在-1%～3%;GaN SWG的最佳光栅周期、高度和占空比分别为0.475μm、0.17μm和0.52,各参数的制作容差为3.1%、15.8%和1.9%,上下占空比之差Δf应控制在-1%～2%。一维Ti O SWG、SiN SWG和GaN SWG最佳优化参数在中心波长0.52μm处反射率都超过99.9%,高反带（反射率大于99.9%）的宽度分别达到26 nm、35 nm和62 nm,在理论分析的基础上都可以作为GaN基VCSEL的反射镜。

关键词： GaN基VCSEL 分布布拉格反射镜传输矩阵法亚波长光栅严格耦合波理论衍射异常

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渐变分布布拉格反射镜特性分析与测试

传感器世界 2005年第6期11卷 15-18页

作者：马丽娜郭霞盖红星渠红伟董立闽邓军廉鹏北京工业大学电控学院光电子实验室北京工业大学光电子实验室

垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种新型半导体激光器,可以广泛应用于光通信和光互连。本文模拟分析了垂直腔面发射激光器中的分布布拉格反射镜(DBRs)对价带势垒的影响,并对几种不同结构的反射镜的电阻进行了测试,测试结果表明采用抛物... 详细信息

垂直腔面发射激光器(VCSELs)是一种新型半导体激光器,可以广泛应用于光通信和光互连。本文模拟分析了垂直腔面发射激光器中的分布布拉格反射镜(DBRs)对价带势垒的影响,并对几种不同结构的反射镜的电阻进行了测试,测试结果表明采用抛物线渐变结构的分布布拉格反射镜的串联电阻最低。

关键词：分布布拉格反射镜价带势垒渐变结构