諧振腔發(fā)光二極管的理論研究與工藝制作.pdf

1、LED作為一種重要的數(shù)據(jù)傳輸接受器件被廣泛應(yīng)用于光纖通信、數(shù)據(jù)鏈接、遠程控制器、光學顯示器等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)LED有許多與生俱來的缺點，比如發(fā)射效率低，輻射角度寬，光譜線寬較大，而且調(diào)制速率比較低。因此，為了克服這些問題，一種帶有諧振腔結(jié)構(gòu)的LED（RCLED）具有獨特的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)LED相比，RCLED光譜線寬窄，耦合效率高，亮度大，是用于視覺顯示和塑料光纖通信的理想光源。而且，RCLED不像垂直面發(fā)射激光器那樣需要復(fù)雜的外延和后續(xù)工藝

2、。近幾年來隨著塑料光纖通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，RCLED在全世界受到越來越廣泛的關(guān)注，特別是紅光RCLED在塑料光纖數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域扮演了重要角色。因為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基塑料光纖在650nm附近有最小衰減和較寬直徑（0.75-1mm），使得兩者能夠很好匹配。
　　 但是，RCLED在我國大陸地區(qū)還沒有得到任何發(fā)展，這在一定程度上阻礙了光通信技術(shù)的進步。在北京市教育委員會科技計劃面上項目（批準號：KM2008100050

3、02）和北京市屬市管高等學校人才強教計劃資助項目等項目的支持下，本論文參照國外在RCLED領(lǐng)域的研究經(jīng)驗，配合實驗室現(xiàn)有條件，多次實驗，成功制作出了波長為650nm的AlGaInP材料系的RCLED，器件發(fā)光良好，工作壓降較低，達到了一定的輸出光功率，為本項目的進一步深入研究提供了理論依據(jù)、實驗基礎(chǔ)以及相關(guān)工藝參數(shù)。具體工作如下：
　　 （1）在研究RCLED發(fā)光理論的基礎(chǔ)上，制作了650nm RCLED的外延結(jié)構(gòu)：微腔厚度為1

4、λ，有源區(qū)采用了GaInP/（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5P3量子阱結(jié)構(gòu)；阱和壘的寬度都為5nm，阱和壘的材料分別為GaInP和（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5P，上DBR為15對、10對或5對的（Al0.3Ga0.7）0.5In0.5P/AlInP材料，下DBR為34對AlAs/Al0.5Ga0.5As材料。
　　 （2）使用PL譜測試和白光反射普測試實驗，對3量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)射譜，微腔結(jié)構(gòu)模式波長、上下DBR

5、發(fā)射率峰值波長進行了驗證，對生長好的外延片進行SEM掃描觀測。
　　 （3）研究學習LED的基本工藝，歸納各工藝特點，并參照國外RCLED的制作工藝，結(jié)合實驗室現(xiàn)有條件，完成用于通信光源的SiO2阻擋層RCLED制作工藝流程，制作出最大光強為21.4mcd（C=0.0°，G=-4.5°），平均光強擴散角θ（50％）=86.9°，F(xiàn)WHM為13.1 nm的RCLED。
　　 （4）針對制作好RCLED器件電光轉(zhuǎn)換效率低，電