GaN基諧振腔結構發(fā)光器件研究.pdf

1、GaN基寬禁帶半導體材料具有優(yōu)異的物理和化學特性，其合金材料的禁帶寬度在0.7-6.2eV之間連續(xù)可調，對應的光波長覆蓋紅外-可見-紫外光范圍且任一組分的合金均為直接帶隙，已被廣泛應用于制作高效率半導體發(fā)光器件。尤其是藍綠光波段的發(fā)光器件，是國際研究的熱點，其結構和性能不斷得到優(yōu)化和提高。設計和制作新型結構的發(fā)光器件是提高器件性能的一種有效途徑。本論文圍繞GaN基諧振腔發(fā)光器件的研制，在結構設計、材料生長、器件制作、性能測試等多方面進行

2、了細致深入的研究工作，主要內容和成果如下：
　　 1)通過計算和分析諧振腔結構中DBR反射特性和光滲透深度，光場的駐波分布及器件的工作特性包括諧振模式、品質因子、自發(fā)發(fā)射因子和光限制因子，為GaN基諧振腔發(fā)光器件結構的設計和制備提供了理論依據和參考。
　　 2)采用MOCVD方法制作出表面形貌良好的高反射率AlN/GaN DBR，與利用電子束蒸發(fā)技術制備的Ta2O5/SiO2介質膜DBR相結合，成功地制備了GaN基復合諧

3、振腔發(fā)光器件并進行了特性測量和分析。在光泵浦情況下，腔的品質因子可達372，高于部分已報道的結果，表明制作的腔性能良好。對RCLED的電學性質的分析說明利用腔結構可大大改善LED的器件性能，可明顯改善發(fā)光效率下降現(xiàn)象。
　　 3)采用MOCVD技術生長了藍光和高In組分藍綠光的InGaN/GaN量子阱結構，HRXRD測試結果可以觀察到明顯的多量子阱衛(wèi)星峰，表明量子阱結構具有較好的界面和晶體質量。系統(tǒng)地研究了全介質膜DBRs Ga

4、N基諧振腔發(fā)光器件制備中的關鍵工藝：通過優(yōu)化激光能量密度、光斑形狀以及鍵合參數(shù)，獲得了表面平整度良好的GaN外延層激光剝離條件；以高反射率介質膜DBR作為反射鏡，利用鍵合及激光剝離技術，成功制備了全介質膜DBR GaN基諧振腔發(fā)光器件，在室溫光泵條件下觀察到了GaN基諧振腔發(fā)光器件藍光和藍綠光激光發(fā)射，實現(xiàn)目前報導最長波長GaN基VCSEL的光泵浦激射，激射波長為498.8nm。
　　 4)使用電鍍金屬基板進行GaN外延層的薄膜