针对微显示对高外量子效率、低工作电流和稳定光谱波长的红光LED的需求,提出了一种将共振腔发光二极管与AlAs侧向氧化技术相结合的Micro-RCLED。该器件利用共振腔改变有源区自发辐射场的空间分布,将更多的光分布在光提取角之内以提高光提取效率,而且共振腔还有利于输出光谱波长的稳定。AlAs氧化孔对电流的横向限制既有利于降低侧壁的Shockley-Read-Hall非辐射复合,又可减少漏电,从而提高辐射复合效率。另外,P电极出光孔的直径大于AlAs氧化电流注入孔的直径,因此,金属P电极对出射光的吸收可以有效避免。同时,制作了3个并联的655 nm Micro-RCLED,每个单元的出光孔径为17 μm。 IdV/dI-I曲线的拟合结果表明,120 Ω的串联电阻器件在1 mA时的输出光功率为0.21 mW,外部量子效率大于10%,并且可以在低于1 μA的注入电流下点亮单个单元。另外,当工作电流密度变化12.5倍时,峰值波长仅增加1.5 nm,光谱的半峰全宽仅增加0.33 nm。这使得RCLED作为单色光源在Micro-LED中的应用成为可能。

基于微腔理论和薄膜光学传输矩阵模型, 设计并制备了孔径不同的谐振腔发光二极管.通过对外延结构的设计和对器件的制备与测试, 详细研究了微腔结构、腔谱失谐以及有效辐射面积对器件发光效率、峰值波长和半波全宽等性能的影响, 最终降低了器件的启亮电流并且提升了器件的外量子效率.制备的器件能够在100 μA偏置电流下产生肉眼清晰可见的微瓦级光强, 在1 mA电流下达到0.16 mW的光功率和7%的外量子效率.器件的峰值波长为650 nm, 并且在0.1~7 mA范围内不随电流改变而发生变化.远场分布为均匀对称的圆形光斑, 水平和竖直发散角分别为46°和48°.与普通发光二极管相比, 该器件具有更高的发光效率和更好的单色性、方向性、波长稳定性, 研究成果为实现微小电流驱动的高亮度发光器件提供了基础元件, 并为谐振腔发光二极管在微电流下的光电特性研究提供参考与借鉴.

采用光刻胶热熔法制作具有特定尺寸的微透镜，制作的微透镜能将微透镜阵列技术应用于短波1 μm ~3 μm红外探测器中，有效地提高探测器件的光电性能。采用AZ P4620厚光刻胶，利用紫外光刻技术，对透镜制作中的前烘、曝光和显影、坚膜、热熔等工艺进行了深入细致的实验研究，确定了最优的工艺参数，实现了球冠直径在(5.5±0.5) μm，曲率半径3 μm的微透镜，且透镜有很好的均匀性和一致性，满足近红外探测器件的要求。

利用金属有机物气相淀积生长了980 nm GaAs/AlGaAs分别限制应变单量子阱激光器物质,通过常规工艺制成国际标准的1 cm半导体激光器线阵列.隔离槽的深度与电流扩展有着密切的关系,对出光功率等重要参数有着较大的影响.通过隔离槽变深度实验,发现在不超过有源层的前提下,输出功率和斜率效率与隔离槽深度均成正比,阈值电流与隔离槽深度成反比,隔离槽深度过深即超过有源层会导致激光器线阵列的主要参数下降,从而最佳腐蚀深度应不超过有源层,本实验为1.993 μm.

GaN基LED的表面电流扩展对于器件的特性起着很重要的作用。制作环状N电极的器件在正向电压、总辐射功率、器件老化等特性方面较普通的电极都有很大的提高。通过一系列的实验对环状N电极和普通电极进行了比较，在外加正向电流为20mA时，正向电压减小了6%，总辐射功率也略有提高，工作50小时后，总辐射功率相差8%，验证了环状N电极结构有利于器件电流扩展，减少器件串联电阻，减少了焦耳热的产生，提高了LED电光特性和可靠性。

利用隧道再生原理实现半导体激光器在低注入电流下的高光功率输出。通过传输矩阵法对隧道再生四有源区光耦合半导体激光器的模式特性进行了理论分析,指出器件的激射模式应为TE3,且存在最优的内限制层厚度。利用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)外延法生长了内限制层厚度分别为0.3 μm、0.5 μm和0.7 μm的器件。内限制层厚度等于0.5 μm的器件的P-I特性最好,腔面未镀膜时,在2 A的注入电流下其光输出功率大于5 W,P/I斜率达2.74 W/A。结果表明,为了得到尽可能高的光输出功率,需要合理地设计隧道再生多有源区激光器的内限制层厚度。

以Al0.3Ga0.7As/InAlGaAs/Al0.3Ga0.7As压应变量子阱代替传统的无应变量子阱作为有源区,实现降低808 nm半导体激光器的阈值电流,并提高器件的效率。首先优化设计了器件结构,并利用金属有机物化学气相淀积(MOCVD)进行了器件的外延生长。通过优化外延生长条件,保证了5.08 cm片内的量子阱(QW)光致发光(PL)光谱峰值波长均匀性达0.1%。对于条宽为50 μm,腔长为750 μm的器件,经镀膜后的阈值电流为81mA,斜率效率为1.22 W/A,功率转换效率达53.7%。变腔长实验得到器件的腔损耗仅为2 cm-1,内量子效率达90%。结果表明,压应变量子阱半导体激光器具有更优异的特性。

采用一种自对准制造工艺和倒装芯片的装配技术, 研制出GaN基蓝光大功率发光二极管(1mm×1mm)。其光学参数：总辐射功率143.19 mW, 光通量8.86lm, 发光效率7.29lm/W, 峰值波长462nm, 半峰全宽24 nm; 其电学参数：正向电压3.47V、正向电流350 mA。对相关工艺进行了简要讨论。

超薄、平整的硅膜对于制作高灵敏度红外探测器是非常重要的.这种超薄硅膜的各向异性腐蚀技术,包括有机溶液EPW和无机溶液KOH及KOH+IPA(异丙醇).从腐蚀速率、腐蚀表面质量、腐蚀停特性、腐蚀边缘形貌及腐蚀工艺的角度分析比较了两种腐蚀系统,分别制作出了约1μm厚的平整超薄硅膜,并研究了不同掩膜材料在腐蚀液中的抗蚀性,为高灵敏度红外探测器的制作奠定了工艺基础.

使用低压MOCVD生长应变InGaAs/GaAs 980 nm量子阱.研究了生长温度、生长速度对量子阱光致发光谱(PL)的影响.并将优化后的量子阱生长条件应用于980 nm半导体激光器的研制中,获得了直流工作下,阈值电流为19 mA,未镀膜斜率效率为0.6 W/A,输出功率在100 mW的器件.