1 北京工业大学 材料与制造学部，北京 100124
2 陕西科技大学 材料原子分子科学研究所，陕西 西安 710021
质子注入参数对注入型垂直腔面发射激光器（Vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）的电流限制孔径位置及电流限制效果具有较大影响。文中从质子注入的能量和剂量及其相互作用对VCSEL电流限制孔径的影响规律及机制出发，通过理论模拟分析了注入参数对质子分布及注入区电阻值的影响。在此基础上，采用VCSEL外延片进行了质子注入实验研究。实验结果和理论分析均表明：注入区电流隔离效果及质子分布受注入能量和剂量共同调控。当注入参数为320 keV、8×1014 cm−2时，经430 ℃、30 s退火后可得到结深约0.7 μm，平均射程距有源区约1.3 μm，电阻值达4.6×107 Ω∙cm2的质子注入区。使用该参数制备的VCSEL器件实现了较好的激光激射，证明该质子分布不仅可避免VCSEL有源区损伤，而且能实现较好的电流隔离效果，满足VCSEL电流限制孔径的制备要求。研究结果对质子注入型VCSEL的芯片结构及工艺优化具有重要指导意义。
质子注入 垂直腔面发射激光器 GaAs基质 晶格缺陷 proton implantation VCSEL GaAs matrix lattice defect 红外与激光工程
2022, 51(12): 20220141
1 郑州航空工业管理学院 理学院, 郑州 450046
2 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
通过建立数值模型, 分析了垂直腔面发射激光器相干耦合阵列单元数量、单元间距、单元间相位差对光束质量及偏转角度的影响.仿真结果表明, 单元数量越多, 发散角越小; 单元间距越小, 旁瓣强度越小; 单元间相位差越大, 偏转角度越大.因此, 设计相干阵列时, 需要尽量减小单元间距, 增大阵列规模, 实现单元间大相位差的控制.实验制备了3单元相干耦合阵列, 通过分离电极实现了单元注入电流的独立控制以及单元间相位差的控制, 最终实现二维方向上的光束操控.
半导体光电器件 垂直腔面发射激光器 相干耦合阵列 光束偏转 质子注入 Semiconductor optoelectronic devices Vertical cavity surface emitting laser Coherently coupled array Beam steering Proton implantation
1 郑州航空工业管理学院 理学院, 河南 郑州 450046
2 中国科学院 微电子研究所, 北京 100029
质子注入型面发射激光器相干耦合阵列能够实现同相模式的激射, 但是由于制作过程中的工艺不均匀性引起单元间存在相位差, 影响光束的质量。本文通过设计分离电极结构, 使每个单元注入的电流得到分别的控制, 实现了3单元三角排列阵列高光束质量同相耦合模式的激射。阵列远场发散角仅为3.4°, 大约有25.6%的全部能量聚集在中心光斑。激射光谱的线宽为0.24 nm, 边模抑制比为27 dB。该方法能够有效提高相干耦合阵列的光束质量, 弥补制作工艺中引入的单元不均匀性, 提高器件的可靠性和实用性。质子注入方法简单、成本低, 能够成为制作高光束质量相干耦合阵列的一个重要方法。
质子注入 垂直腔面发射激光器 同相耦合 proton implantation vertical cavity surface emitting laser(VCSEL) coherent coupling multi contacts
1 北京工业大学 电子信息与控制工程学院 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
2 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
在光子晶体垂直腔面发射激光器中采用质子注入工艺, 使台面工艺变成纯平面工艺, 降低了光子晶体结构制备难度, 简化了器件制备, 提高了器件的均匀性。质子注入型光子晶体垂直腔面发射激光器中的光子晶体结构, 在电流限制孔小于光子晶体缺陷孔时, 仍能控制器件光束及模式特性, 该结果可用于优化器件阈值电流, 制备高性能低阈值电流基横模器件。实验所设计制备的器件, 在注入电流小于12.5 mA时, 阈值电流2.1 mA, 出光功率大于1 mW, 远场发射角小于7°, 有效验证了光子晶体结构在质子注入型面发射激光器中的光束改善及模式控制作用。
质子注入 光子晶体 垂直腔面发射激光器 proton-implanted photonic crystal VCSEL 红外与激光工程
2016, 45(12): 1205001
中国科学院上海技术物理研究所,红外物理国家实验室,上海,200083
本文介绍利用界面混合技术对GaAs/AlGaAs量子阱结构进行微调，通过荧光光谱和光响应电流谱给出了质子注入和快速退火对禁带宽度及导带内子带位置的影响，荧光光谱峰位随注入剂量(5×1014～5×1015/cm-2/)的增加从766nm持续蓝移至753nm，光响应峰值波长从8.2μm移至10.3～μm。
质子注入 快速退火 量子阱 H+ ion implantation rapid thermal annealing GaAs/AlGaAs GaAs/AlGaAs QWIP
1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 中国科学院上海治金研究所, 上海 200050
3 英国Sussex大学教学物理系
H9注入锗酸铋(Bi4Ge3O12或BGO)晶体引起某些效应,如辐射损伤,光学吸收和近表层区域的晶体分解.经H9注入后,BGO晶体的颜色变成棕色,但实验中证实不了该变化是由色心的产生所引起.此外,实验中也未观察到H9注入BGO晶体中有离子束诱发的光学活性变化.可见在注入过程中,未发生从Bi4Ge3O12转变到Bi12GeO20的结构相变,由此预见,注入过程中可能发生离子束引起的晶体分解.H9注入也在晶体表层形成平面波导层,波导层的折射率有微小提高(蓝光0.07%).该效应也有可能由于H9注入诱发的晶体分解所导致.
质子注入 锗酸铋晶体 光学效应
