为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO2薄膜, 研究了等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO2薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件, 如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比, 并基于曲率法模型, 对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量, 利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO2薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO2薄膜, 对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明, 在沉积温度为300 ℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH4/N2O为125/70 cm3·min-1的工艺参数下, PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO2薄膜应力相对较小。

设计并研究了一种工作于2 μm波段的GaSb基亚波长高对比度光栅反射镜, 其具有低折射率光栅层结构。通过严格耦合波理论优化结构, 以最大限度地满足VCSEL腔面反射镜对反射率带宽的要求。反射镜对2 μm波段的TM模式具有优良的反射效率, 带宽与设计波长之比达15%(反射率R>99%), 在反射率R>99.9%的部分Δλ/λ0>9.5%, 带宽中心波长为2.003 μm, 与此同时TE模的反射率不超过70.20%。该反射镜结构中几个参数的制作容差较大, 且厚度低于1.1 μm, 有利于在垂直腔面发射半导体激光器上的单片集成。

提出并研究了一种带有环形出光孔的倒置表面浮雕结构垂直腔面发射激光器.该器件最突出的结构特点在于,支持稳定的单高阶横向模式激射.在输入电流为六倍阈值电流时,输出功率高达9.8 mW,边模抑制比将近30 dB.在外界为360 K高温时,输出功率仍可达4 mW.且其远场表现出的高斯光束发散角较小.

2 μm~5 μm波段GaSb基VCSEL对大气检测技术有着重要的应用，但制备技术的不成熟严重制约着GaSb基VCSEL的发展。刻蚀工艺中出现的下切效应就是器件制备中存在的突出问题。针对上述问题，选择三种不同成分的磷酸系刻蚀液进行了对比性刻蚀实验，并通过台阶仪、扫描电子显微镜(SEM)测试观察了刻蚀速率和表面形貌。实验分析表明，浓度配比为1 mL:1 mL:0.6 g:10 mL的H3PO4:H2O2:C4H6O6:H2O刻蚀液具有良好的腐蚀效果，消除了以往腐蚀过程中出现的下切效应，且垂直形貌好，未出现钻蚀现象，晶片表面平整且光滑，且保持稳定的刻蚀速率0.62 μm/min，为激光器制备提供了良好的前期实验基础。

研究了一种2 μm波段GaSb基亚波长光栅反射镜，讨论了亚波长光栅的各参数对反射谱的影响。对于中心波长为2 μm的TM模式，反射镜具有大宽带和极高的反射率，反射带宽与中心波长之比大于26%(反射率大于99%)，波长为1.895~2.08 μm时，反射率达到99.9%以上，带宽达185 nm，同时TE模的反射率低于垂直腔面发射半导体激光器的激射条件(反射率小于95%)。该结构的各个参数所允许的制作容差较大，有利于在垂直腔面发射半导体激光器上的单片集成。