300nm GaN基半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、G GaN基材料是Si、GaAs之后的第三代半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度大、電子遷移率高等特性，相關(guān)的合金材料屬于直接帶隙半導(dǎo)體，材料發(fā)光效率高，又因其禁帶寬度范圍約為0.7~6.2eV，包含了從可見光綠光、藍光、紫光到紫外光的寬波長范圍，適合用于制備光學(xué)器件。半導(dǎo)體激光器的器件結(jié)構(gòu)緊湊，可以在很小體積下實現(xiàn)激光激射，同時具有發(fā)光效率高、響應(yīng)速度快以及使用壽命長等特點，在信息通信、激光顯示、水下探測、生物科學(xué)以及軍事領(lǐng)域如激光雷達等領(lǐng)域有廣

2、泛的應(yīng)用。本文所研究的波長為300nm的GaN基半導(dǎo)體激光器屬于深紫外范圍，可以應(yīng)用在生物探測、醫(yī)療殺菌、導(dǎo)彈預(yù)警、衛(wèi)星加密通信等領(lǐng)域，具有很廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文簡述了半導(dǎo)體激光器的研究背景、應(yīng)用以及基本原理，建立了數(shù)值計算模型，用于研究器件結(jié)構(gòu)與特性的關(guān)系。
　　首先設(shè)計了具有簡單雙異質(zhì)結(jié)的300nm波長激光器結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)A），仿真結(jié)果表明，該器件的閾值電流為1.092A，閾值電壓為6.052V，斜率效率為0.042W

3、/A。但是，這種簡單結(jié)構(gòu)的激光器側(cè)模分布范圍大；因此，對結(jié)構(gòu)A進行改進，增加了脊型結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)B），仿真結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)B的光場側(cè)模分布比結(jié)構(gòu)A的情形更密集，但閾值電壓提升了16％；為了提升激光器整體性能，引入了量子阱結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)C），仿真結(jié)果表明，與結(jié)構(gòu)B比較，結(jié)構(gòu)C的激光器閾值電流減少39.5%，斜率效率提升116.7%，整體性能比之前有較大提升；隨后引入電子阻擋層（結(jié)構(gòu)D）來提升激光器性能，與結(jié)構(gòu)C相比，結(jié)構(gòu)C的激光器結(jié)構(gòu)將斜率效率提升