摘要：近年来,锑化物Ⅱ类超晶格材料在外延生长和发光性质等方面的研究取得了巨大的进步,为获得高性能中红外波段光电子器件奠定了重要的基础。然而,由于传统的InAs/GaSb体系超晶格材料中内部本征Ga原子缺陷的存在,使得InAs/GaSb材料的少子寿命过短,严重影响了光电子器件性能的提升,因此设计并生长具有长少子寿命的新材料体系超晶格材料具有重要的研究意义。本文对现阶段锑化物Ⅱ类超晶格材料的各类材料体系进行了总结和分析,着重强调了各类材料体系的外延生长条件、结构及光学特性等方面的研究进展,并对锑化物Ⅱ类超晶格材料今后的发展进行了展望。

摘要：面对第三代红外探测器对多波段探测的需求,中/中波双色同时获取两个波段的目标信息,对复杂的背景进行抑制,可以有效排除干扰源的影响,提高了探测的准确性,增强了在人工及复杂背景干扰下的目标识别能力,因此中/中波双色探测器设计和制备最近快速发展起来。锑化铟红外探测器通过分光可实现两个中波波段的探测,锑化物Ⅱ类超晶格探测器通过能带结构设计实现多波段探测。本文阐述了锑化物中/中波双色红外探测器的主要技术路线和目前研究进展,与传统InSb双色探测器相比,中/中波双色超晶格红外器件用于红外成像探测具有鲜明的特点和优势,但需要在探测器结构设计、锑化物超晶格材料生长、阵列器件制备等方面进行进一步研究,以提高探测性能,满足工程化应用需求。

摘要：中红外探测技术作为一种重要的被动探测手段,在各个领域都有着非常重要的作用。其中,以InAs/InAsSb超晶格材料为基础的无Ga型Sb化物II类超晶格探测器,由于去除了Ga原子的缺陷,具有更高的少子寿命,有利于提高探测器性能。此外,使用光子晶体结构,进行表面光学性能调控,可以提高器件的响应度,从而降低材料吸收区厚度,降低器件暗电流。暗电流的降低和响应度的提升,进一步优化了探测器的性能,进而提高器件工作温度,进一步降低探测系统的体积、重量和功耗。研究表明:使用光子晶体结构可以在不改变外延材料结构的前提下,提高器件量子效率,实现响应光谱的展宽,在实际应用中具有重要的意义。文中综述和讨论了InAs/InAsSb超晶格探测器和光子晶体结构探测器材料生长、结构设计的主要技术问题,详细介绍了两种提高中红外探测器性能的方案及国内外的研究进展。

摘要：锑化物激光器在2～5μm波段具有广阔的应用前景。综述了锑化物激光器的研究进展,重点论述了材料生长、结构设计、器件工艺、封装技术以及新的器件结构,讨论了其中存在的主要技术问题,并指出了锑化物激光器不断向长波长方向扩展的趋势。

摘要：本文设计了GaAs基1060 nm高性能激光二极管的有源区结构,通过在有源区中引入锑化物的应变补偿结构GaAsP/InGaAs/GaAsSb/InGaAsSb/GaAsP,改变了有源区的能带结构,解决了禁带宽度对发光波长的限制,将弱Ⅱ型的量子阱能带结构变为Ⅰ型,增大了电子空穴的波函数重叠,提高了激光二极管跃迁概率和辐射复合概率及内量子效率,降低了非辐射复合,有效增强了器件输出功率和电光转换效率。同时,设计了非对称异质双窄波导结构,p侧采用导带差大、价带差小的AlGaAs作为内、外波导层,有利于价带空穴注入有源区且对导带中的电子形成良好的限制。n侧采用导带差小、价带差大的GaInAsP作为内、外波导层,有利于导带电子的注入且对价带中的空穴形成更高的势垒。电子注入势垒和空穴注入势垒分别由原先的218、172 meV降低到148、155 meV,提高了激光二极管的载流子注入效率;电子泄漏势垒和空穴泄漏势垒分别由252、287 meV上升到289、310 meV,增强了载流子限制能力。最后获得的激光二极管的输出功率和电光转换效率分别达到了6.27 W和85.39%,为制备高性能GaAs基1060 nm激光二极管提供了理论指导和数据支撑。

摘要：半导体材料体系经历了3次重要迭代,在微电子、通信、人工智能、碳中和等重要领域得到了广泛应用。随着高新技术的快速发展,锑化物半导体作为最具发展前景的第4代半导体材料之一,在开发下一代高性能、小体积、低功耗、低成本的红外光电器件领域具有独特的优势和广阔的应用前景。综述了锑化物半导体激光器的发展过程和国内外的研究现状,分析了器件结构设计、材料外延、模式选择、波长扩展等关键问题,阐述了采用分子束外延技术生长高性能锑化物量子阱激光器,实现大功率、单模、高光束质量的锑化物激光器的设计方案和关键工艺技术,并对兼具低成本、高成品率、大功率等优异特性的单模锑化物激光器的研究前景进行了展望。

摘要：2μm中波红外锑化物激光器在大气光学检测和环境监测,自由空间光通讯,红外测试,清洁能源,煤矿安全,分子光谱测量、激光医疗、红外雷达、生物技术和热成像等领域表现出应用潜力。本论文设计并制备了2μm锑化物激光器,制备的器件阈值电流约为420mA。室温下,注入电流为1.1Ith时激射光谱发射波长在2μm左右。

摘要：设计制备了GaSb基I型InGaAsSb量子阱激光器,其激射波长为2。75μm。五元势垒材料AlGaInAsSb有效降低了势垒的价带能级并提高了价带带阶,使量子阱发光波长红移至2。75μm波段。通过优化分子束外延生长参数,得到了高发光效率的量子阱激光器外延材料,在此基础上设计并制备了腔长为1。5 mm、脊宽为50μm、中心波长为2。75μm的法布里-珀罗腔结构的激光器;所设计激光器可以实现室温连续激射,其最大输出功率为60 mW,阈值电流密度为533 A·cm^-2。

摘要：InAs/GaSb Ⅱ型超晶格是中红外谱段光电子器件的核心结构,其Ⅱ型能带排列特点使电子、空穴在实空间分离而跨过界面,其非公共原子构型使得界面态丰富。我们在Burt-Foreman包络函数理论的基础上,讨论了不同界面态对超晶格电子能态和波函数的调控作用。理论计算表明,超晶格缓变界面和界面势两种不对称界面态分布,都会导致重空穴带的自旋劈裂,而只有施加界面势时才会使得轻空穴带发生自旋劈裂。此外,研究了改变阱宽和改变势垒时超晶格体系带隙的变化趋势。结果表明,随着势垒厚度增大,陡峭界面和缓变界面两种界面态下的带隙计算结果逐渐降低,并且随着厚度增加带隙趋于收敛,而界面势下的带隙计算结果随着势垒厚度的增大而增大,与前两者呈现相反的趋势,这为中红外超晶格器件的精确设计提供了可参考的理论基础。

摘要：　采用有效质量框架下一维有限单势阱的Kronig Pency模型对InxGa1-xAsySb1-y/Al0.25Ga0.75As0.02Sb0.98量子阱激光器结构的子带跃迁波长及其和阱宽间的关系进行了设计,并采用能量平衡模型计算了此应变材料体系在生长时的临界厚度。结果表明InGaAsSb/AlGaAsSb是制作23μm中红外波段量子阱激光器的良好材料体系,然而在结构设计和材料生长中采用合适的材料组分及阱宽并对应变总量进行控制是十分重要的。