摘要：为了改善金属完美超材料吸收器(PMA)制造成本高,且存在欧姆损耗的状况,同时为了解决PMA对光的偏振态和入射角较为敏感的问题,本文采用低损耗介质材料设计了双通道偏振无关介质窄带PMA,并利用时域有限差分法进行理论分析和验证。研究发现,所本文设计的偏振无关介质窄带PMA无论在横电(TE)还是横磁(TM)偏振态下,它们的吸收波长、吸收效率和半峰全宽都相同。TM和TE偏振能够在同一波长实现窄带宽超高吸收,是因为PMA结构是旋转对称的。PMA之所以会实现双通道窄带宽,是因为在PMA光栅中分别形成了法布里-珀罗腔共振和导模共振,该研究可为将来制备高质量偏振无关介质窄带宽PMA提供新思路。

摘要：基于氧化限制型内腔接触垂直腔面发射激光器(VCSEL)结构设计,研究了VCSEL的多横模分布及其模式波长分裂特性与氧化孔径尺寸、形状的关系.在实验基础上,通过建立有效折射率模型,并利用标量亥姆霍兹方程的迭代算法理论,分别对椭圆形氧化孔径和圆形氧化孔径VCSEL的横向模式特性进行模拟研究,计算得到不同形状孔径的多横模光场分布情况,同时测量得到高阶横模多频输出光谱.研究发现,椭圆氧化孔形状不仅影响横模分布特性,还会导致每个模式的波长产生分裂,分裂值可达0.037 nm.同时,随着氧化孔径的增大,波长分裂影响会逐渐减小,直至趋近于圆形氧化孔径的分布特性.研究结果为进一步实现氧化限制型VCSEL的多横模锁定提供了有益参考和借鉴.

摘要：LED芯片作为LED光源的核心,其质量直接决定了器件的性能、寿命等,因此在内量子效率已达到高水平的情况下,致力于提高光提取效率是推动LED芯片技术发展的关键一步。由于蓝宝石衬底具有绝缘特性,传统LED将N和P电极做在芯片出光面的同一侧,而芯片出光面上的P电极焊盘金属会遮挡吸收其正下方发光区发出的大部分光而造成光损失,为改善这一现象并缓解P电极周围的电流拥挤效应,本文设计制备了在P电极正下方的氧化铟锡(ITO)透明导电层和p-GaN之间插入SiO 2薄膜作为电流阻挡层(CBL)的大功率LED,并与无CBL结构的大功率LED相比较。对未封装的有无CBL结构的LED在350 mA电流下进行正向偏压,辐射通量,主波长等裸芯性能测试,结果显示两种芯片的正向偏压均集中在3~3.1 V,而有CBL结构的LED光输出功率有明显提升,这是因为CBL阻挡了电流在P电极正下方的扩散,减少流向有源区的电流密度,故减小了P电极对光的吸收和遮挡,且电流通过CBL引导至远离P电极的区域,缓解了电极周围的电流拥挤。对两种芯片进行相同结构和工艺条件的封装,并对封装样品进行热特性及10~600 mA的变电流光电特性测试,得到两种器件的发光光谱及光功率等光学特性。结果表明随着电流增加,两种器件的光谱曲线均发生蓝移,且有CBL结构的LED主波长偏移量较无CBL结构LED少10 nm,可见有CBL结构的LED光谱受驱动电流变化的影响更小,因此其显色性能更为稳定。而在小电流条件下,CBL对器件光功率的影响不大,随着工作电流的增大,CBL对器件光功率的改善效果逐渐提升。在大电流条件下,无CBL结构的LED结温更高,正向电压更低,随电流的增大二者之间的电压差增大。在25℃的环境温度,350 mA工作电流下,加入CBL结构使器件电压升高约0.04 V,但器件光功率最高提升了9.96%,且热阻明显小于无CBL结构器件,说明有CBL结构LED产热更少。因此CBL结构大大提高了器件的光提取效率,并使其光谱漂移更小,显色性能更为稳定。

摘要：GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)因具有高输出功率密度、高工作频率、高工作温度等优良特性,在高频大功率等领域具有广泛应用前景。目前,HEMT器件在材料生长和工艺制备方面都取得了巨大的进步。但是,由缺陷产生的陷阱效应一直是限制其发展的重要原因。本文首先论述了HEMT器件中的表面态、界面缺陷和体缺陷所在位置及其产生的原因。然后,阐述了由陷阱效应引起的器件电流崩塌、栅延迟、漏延迟、Kink效应等现象,从器件结构设计和工艺设计角度,总结提出了改善缺陷相关问题的主要措施,其中着重总结了器件盖帽层、表面处理、钝化层和场板结构4个方面的最新研究进展。最后,探索了GaN基HEMT器件在缺陷相关问题上的未来优化方向。

摘要：该文提出了一种新型双声道音频Σ-Δ数模转换器(DAC)小面积插值滤波器设计方法。该方法采用左右两个声道复用一个插值滤波器的新型结构,并利用存储器实现第1级半带滤波器,从而降低芯片的实现面积。提出重新排序方法,保证复用后两个声道的同步。设计在TSMC 0.18μm 1.8 V/3.3 V 1P5M CMOS工艺上实现,测试信噪比为106 dB,数字部分芯片的面积仅为0.198 mm2,功耗为0.65 mW。这种设计方法降低了Σ-ΔDAC系统中数字部分的面积和功耗,给模拟部分留有较大的设计裕量,这对模数混合系统的设计具有重要的意义。

摘要：设计并制备了51 V高压LED。对器件进行了大电流冲击试验并对器件的损毁原因进行了分析。运用有限元分析软件ANSYS对LED关键结构部位进行参数化建模及热分布模拟,得到其稳态的温度场分布;然后经过与红外热像仪成像图对比,得出电极烧毁的原因在于芯粒连接处的电极过薄过窄而导致的电阻过大,为后续设计更可靠的高压LED提供了参考。对芯片分别进行蓝光及色温5 000 K的白光封装,并分别测量了热阻,涂覆荧光粉的白光灯珠的热阻要比没有涂覆荧光粉的蓝光灯珠高约4℃/W。同时,51 V高压LED的热阻比1 W大功率LED要高,说明高压LED的散热性能比常规LED要差,这可能与高压LED具有深沟槽及众多的互联电极结构有关。

摘要：设计并制备了12 V的GaN基绿光高压发光二极管(LED),并对其进行了变电流测试.研究了绿光高压LED的正向电压、峰值波长、光功率以及光效等重要参数随注入电流的变化关系,电流变化范围为3～50mA,测试温度为25℃.实验结果表明:电流对绿光高压LED的光电特性有很大影响.在驱动电流为20 mA时,对应电压为14 V.随着注入电流的增大,峰值波长蓝移了2 nm.随着电流的增大,光功率近似于线性增加.在注入电流从3mA增大到20 mA的过程中,光效降低了约61％;在注入电流从20 mA增大到50 mA的过程中,光效降低了约39％.这说明高压LED在大电流驱动时,光效降低的幅度比较缓慢.上述结果对GaN基绿光高压LED的改进优化具有一定的参考价值.

摘要：基于微纳机械技术设计得到了可调谐垂直腔面发射激光器结构,将具有Al0.8Ga0.2As牺牲层结构的DBR反射镜制备成微纳光机电系统,并与多量子阱有源区光纵向耦合结构相结合.其中,微纳光机电DBR结构不再是简单的分布布拉格反射镜,而是对光波具有高调制作用的可动微纳机械反射镜系统,并在静电力作用下可以动态调谐VCSEL谐振腔的激射波长.实验结果显示,当激光器调谐电压从0V增加到7V时,对应激射波长将从968.8nm蓝移到950nm,整个调谐范围达到了18.8nm,可调谐VCSEL器件表现出了优异的激光特性,并实现了波长连续可调.

摘要：基于光子晶体技术在一维光子晶体带隙内引入缺陷态模式,并对激光器谐振腔内部电磁场分布和共振波长进行调制,从而将单一波长分裂为双波长输出.最终制备出了一种新的具有双波长光谱输出特性的垂直腔面发射激光器,缺陷层为Al0.8Ga0.2As材料,厚度为5λ/4.所得到的双波长输出光谱具有低吸收损耗、输出波长容易控制及同方向垂直输出特性.同时,通过调整一维光子晶体的折射率差和缺陷层厚度可以有效调谐双波长的间距及输出波段.所设计的双波长垂直腔面发射激光器结构同样适合于其他光电子器件,如光开关、光放大器、调制器及光电探测器等.

摘要：为了制备高输出功率的半导体激光器,设计了非对称超大光腔波导结构,其中大光腔结构用以提高器件的灾变性腔面烧毁(COMD)水平,非对称波导则抑制高阶模的激射,并分析了非对称波导层厚度的理论优化值。优化了有源区的金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延生长条件,结合管芯电极制备及腔面镀膜等工艺条件,制备了腔长为4mm的2μm超大光腔端面发射980nm半导体激光器管芯。在室温、注入电流为30A且未采取任何主动散热措施的条件下,器件输出功率达到23.6W,未出现COMD。非对称波导保证了垂直方向仅有基模激射,且超大光腔的采用使得垂直远场发散角只有24°。研究结果表明,非对称超大光腔结构是制备高功率半导体激光器的有效途径。