光子学报
2023, 52(10): 1052405
1 浙江工业大学超精密加工研究中心, 杭州 310023
2 浙江大学杭州国际科创中心, 先进半导体研究院和浙江省宽禁带功率半导体材料与器件重点实验室, 杭州 311200
3 浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室&材料科学与工程学院, 杭州 310027
表面无损伤、粗糙度低的半导体碳化硅(4H-SiC)衬底是制造电力电子器件和射频微波器件的理想衬底材料, 在新能源、轨道交通、智能电网和5G通信等领域具有广阔的应用前景。4H-SiC衬底的加工过程包括切片、减薄、研磨、抛光和清洗, 在4H-SiC衬底加工过程中引入的表面/亚表面损伤均严重影响材料性能、同质外延薄膜性质, 以及器件性能和可靠性。本文将重点介绍4H-SiC晶片在切片、减薄、研磨、抛光等各个加工环节中表面/亚表面损伤的形成和去除机制, 基于4H-SiC晶圆表面/亚表面损伤的检测方法, 综述亚表面损伤的形貌和表征参量, 并简单介绍三种常见的亚表面损伤的消除方法, 分析其技术优势和发展瓶颈, 对去除亚表面损伤工艺的发展趋势进行了展望。
半导体 衬底晶圆 表面/亚表面损伤 晶圆加工 semiconductor 4H-SiC 4H-SiC substrate wafer surface/subsurface damage wafer processing
1 西安交通大学 电子与信息学部微电子学院, 西安市微纳电子与系统集成重点实验室, 陕西 西安 710049
2 西安微电子技术研究所, 陕西 西安 710075
该文基于FDTD数值仿真法研究了电导率对ZnO体声波谐振器谐振频率的影响规律, 为体声波声放大器、可调滤波器及探测器的优化设计提供指导。电导率的影响通过连续性方程引入, 为了提高仿真精度, 连续性方程采用四阶Adams-Bashforth差分格式。仿真结果表明, 电导率在1~30 mS/m时, 对谐振器谐振频率具有显著的调制效果。
体声波谐振器 压电半导体 电导率调制 数值仿真 bulk acoustic wave resonator piezoelectric semiconductor conductivity modulation numerical simulation ZnO ZnO
强激光与粒子束
2023, 35(10): 105004
1 兰州理工大学 材料科学与工程学院
2 兰州理工大学 理学院,兰州 730050
通过将Liq（8-hydroxyquinolinato-lithium）掺入电子传输层Alq（tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum）中，制备了具有不同结构的仅传输电子的单载流子器件。实验结果表明，掺杂器件的电性能劣于含Liq/Al复合阴极的非掺杂器件，优于含Al阴极的非掺杂器件，这表明掺入Alq的Liq没有产生明显的“n型掺杂”效应，其具有双重作用：掺杂后分散在Alq/Al阴极界面上的Liq以电子注入层的形式出现，通过增强电子注入来提高器件电流；掺杂后存在于Alq体相中的Liq由于自身的导电性差，对电子传输具有不利影响，从而降低了器件的电流。在电致发光器件的测试中，Liq的掺杂表现出类似的现象，掺入Liq的器件性能介于非掺杂具有Liq/Al阴极和Al阴极结构器件之间，三种器件的最大电流效率分别为3.96，4.27和2.27 cd/A，并且在吸收光谱和光致发光光谱中观察不到电荷转移所带来的额外变化。
有机半导体 界面修饰 电荷转移 organic semiconductor Liq Liq Alq Alq interface modification charge transfer
长春理工大学 高功率半导体激光国家级重点实验室,长春 130022
通过设计基于金刚石微槽结构的复合热沉,利用不同材料的热导率差异改变热流传导方向,以优化垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）面阵由于温度分布不均匀导致的中心热量堆积的问题,从而改善激光器面阵整体的输出功率,提高可靠性。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型,研究了VCSEL面阵单元排布方式对激光器热串扰效应的影响,同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响,设计最优结构对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵,与传统金刚石热沉的封装结构相比,激光器发光单元的温度差值降低了29%,为大面积半导体激光器面阵的输出功率优化提供了新思路。
半导体激光器 金刚石复合热沉 微槽结构 有限元分析法 热管理 semiconductor lasers diamond composite heat sink micro groove structure finite element analysis method thermal management
1 安徽农业大学信息与计算机学院, 安徽 合肥 230036
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
可调谐半导体激光器是可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）系统的重要器件之一，激光器输出波长的稳定性直接决定系统测量的准确性和稳定性，而注入电流和工作温度是激光器输出波长的主要控制因素。设计了激光器驱动控制电路，并利用PID控制实现激光器工作温度的恒温控制，不仅能提供高精度低噪声的注入电流，而且对激光器有完备的安全保护功能。首先对注入电流和温度控制进行了短期测试分析，随后将设计的电路应用于中心波长为1512 nm的激光器，开展了测试分析，对激光器的温度、电流调谐特性进行研究，并对激光器输出波长的稳定性进行了短期和长期测试。结果发现激光器输出波长的标准偏差为0.0002，满足TDLAS系统对激光器恒流恒温控制的要求，表明该驱动控制电路实现了对半导体激光器的高精度驱动控制。
光电子学 可调谐半导体激光器 电流驱动 TEC恒温控制 optoelectronics tunable semiconductor laser current drive TEC temperature control
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
2 北京控制工程研究所，北京 100190
对稳频半导体激光器的频率进行在线实时监测的需求量和迫切性一直在不断增长。特别是近几年发展起来的连续波激光雷达通常以单频半导体激光器为种子源，并通过相干检测方式获得雷达信号的频率，从而获得目标物的距离信息，这就使得种子光源的频率精度直接与测距精度密切相关，因此，对光源的频率稳定性的表征也提出了新的要求：更关注短期（在相干时间内，亚微秒~数毫秒）的频率变化模式，对长时段内（数分钟~24 h）的绝对频率高精度监测的需求减弱；同时要求频率监测系统具有在线实时监测能力。针对这些需求，基于延时自外差原理，提出了一种表征稳频激光器的频率变化的方法，经过严谨的原理推导和算法编程，使得监测系统不仅结构简单，还实现了在线实时监测功能，并测量了一台利用氰化氢（H13C14N）气体吸收谱线基于边频锁定技术的稳频分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）频率变化曲线。测量结果是：在10 ms内稳频激光器的最大频率变化约为25 MHz，并且清楚地观察到激光器的频率变化不是单向的漂移模式。为了进一步验证该方法的精度，采用主流的飞秒光频梳拍频法离线测量了同一台稳频DFB-LD的频率变化，实验结果是：在50 min内频率变化约为30 MHz。两种测量方法的测量结果均在相同的MHz量级，证明了该方法是一个快速可靠的光频率分析手段，可应用于实时调节稳频激光器的伺服回路系统。
半导体激光器 自外差探测 频率测量 稳频 semiconductor laser self-heterodyne detection frequency measurement frequency stabilization 红外与激光工程
2023, 52(10): 20230063
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程研究中心，北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 北京大学信息科学技术学院，北京 100871
为了提高应用于光纤激光器的多量子阱半导体可饱和吸收镜（SESAM）的特性参数，对其结构进行优化，模拟分析了不同量子阱周期数对器件电场分布、调制深度及反射光谱等参数的影响，结果表明，SESAM中吸收层量子阱周期数越大，SESAM在1064 nm处的反射率越低，调制深度越高，在低反射率处的带宽越窄，可饱和吸收镜对生长误差的容忍度也越小。利用金属有机化合物气相沉积（MOCVD）方法对3种量子阱周期数结构的SESAM进行外延生长，通过非线性测试及锁模实验对3种结构的样品进行测量与表征，结果表明，3种结构的SESAM均实现了自启动锁模，其稳定锁模的泵浦区间为150~200 mW。采用泵浦探测技术对15个量子阱周期的SESAM进行动态响应测试，其响应恢复时间为5 ps。
激光器 超快激光器 半导体可饱和吸收镜 泵浦探测 lasers ultrafast lasers semiconductor saturable absorber mirror pump-probe 光学学报
2023, 43(22): 2214001
