中国激光, 2020, 47 (7): 0701016, 网络出版: 2020-07-10   

1.3 μm半导体量子点激光器的研究进展 下载: 2224次特邀综述

Research Progress on 1.3 μm Semiconductor Quantum-Dot Lasers
吕尊仁 1,2张中恺 1,2王虹 1,2丁芸芸 1,2杨晓光 1,2孟磊 1,2柴宏宇 1,2杨涛 1,2,*
作者单位
1 中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室, 北京 100083
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
图 & 表

图 1. 不同材料的结构示意图及对应的态密度[10]。(a)体材料;(b)量子阱;(c)量子线;(d)量子点

Fig. 1. Schematic of different materials and corresponding density of states[10]. (a) Bulk material; (b) quantum well; (c) quantum wires; (d) quantum dots

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图 2. 刻蚀制备量子点结构的流程示意图[11]。(a)下部量子阱结构; (b)沿<011>方向光刻、刻蚀;(c) HCl溶液刻蚀;(d)沿<011ˉ>方向光刻、刻蚀;(e)刻蚀和钻刻;(f)后续材料结构生长

Fig. 2. Schematic of etching process for preparing quantum dot structure[11]. (a) Lower quantum well structure; (b) lithography and etching along the direction <011>; (c) HCl solution etching; (d) lithography and etching along the direction <011ˉ

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图 3. SK生长模式示意图

Fig. 3. Schematic of SK growth mode

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图 4. 未掺杂与Si掺杂量子点激光器功率-电流曲线对比[26]

Fig. 4. Comparison of power-current curves between undoped and Si-doped quantum dot lasers[26]

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图 5. 量子点的分立能级示意图[32]

Fig. 5. Schematic of discrete energy levels of quantum dots[32]

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图 6. 10 Gbit/s直接调制速率下的变温大信号眼图[51]。(a) 25 ℃;(b) 50 ℃;(c) 75 ℃;(d) 85 ℃

Fig. 6. Eye map of variable-temperature large signal at 10 Gbit/s direct modulation rate[51].(a) 25 ℃; (b) 50 ℃; (c) 75 ℃; (d) 85 ℃

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图 7. V型槽方式制备量子点激光器的结构示意图[95]

Fig. 7. Structure diagram of quantum dot laser prepared by V-groove method[95]

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图 8. GaAs/Si(001)衬底生长缓冲层结构的截面亮场透射电子显微镜图 [99]

Fig. 8. Cross-section bright-field transmission electron microscopy image of growth buffer layer structure of GaAs/Si(001) substrate[99]

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图 9. 位错密度与III-V/Si异质界面距离的关系图[99]

Fig. 9. Relationship between dislocation density and distance of III-V/Si heterointerface[99]

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表 1Si(001)衬底生长1.3 μm波段量子点激光器进展

Table1. Research progress of 1.3 μm band quantum dot laser on Si(001) substrate

YearDescriptionDislocationdensity /(cm-2)Thresholdcurrent /(A·cm-2)Maxoutputpower /mWMaxoperatingtemperature / ℃Reference
2017GaP/Si (001)3.0×10886211090[86]
2017V-groove Si (001)7.0×1075008480[95]
2017GaAs/Si (001)by MOCVD42543102 (pulse)36 (CW)[97]
2017GaP/Si (001)7.3×10613217580[89]
2018GaAs/Si (001)by MBE5.0×107320 (pulse)30 (pulse)70 (pulse)[99]
2018GaP/Si (001)8.4×10619818585[92]
2019GaAs/Si (001)by MBE4.7×107370101[100]
2020GaAs/Si (001)by MOCVD3.0×1071735280[98]

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吕尊仁, 张中恺, 王虹, 丁芸芸, 杨晓光, 孟磊, 柴宏宇, 杨涛. 1.3 μm半导体量子点激光器的研究进展[J]. 中国激光, 2020, 47(7): 0701016. Lü Zunren, Zhang Zhongkai, Wang Hong, Ding Yunyun, Yang Xiaoguang, Meng Lei, Chai Hongyu, Yang Tao. Research Progress on 1.3 μm Semiconductor Quantum-Dot Lasers[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(7): 0701016.

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