摘要：金属有机物化学气相淀积(metal organic chemical vapor deposition,MOCVD)作为异质结半导体材料外延的关键手段,其外延层厚度均匀性会直接影响产品的良率.本文将理论与实验相结合,针对3个MO源喷嘴的垂直反应腔MOCVD,将各MO源喷嘴等效为蒸发面源,并引入一等效高度来涵盖MOCVD的相关外延参数,建立外延层厚度与各MO源喷嘴流量间的定量关系,设计并利用EMCORE D125 MOCVD系统外延生长了AlGaAs谐振腔结构,根据实验测得的外延层厚度分布结果,利用最小二乘法对模型参数进行了拟合提取,基于提取的模型参数,给出了优化外延层厚度均匀性的方法.4 in(1 in=2.54 cm)外延片mapping反射谱的统计结果为,腔模的平均波长为651.89 nm,标准偏差为1.03 nm,厚度均匀性达到0.16%.同时外延生长了GaInP量子阱结构,4 in外延片mapping荧光光谱的统计结果为,峰值波长平均值为653.3 nm,标准偏差仅为0.46 nm,厚度均匀性达到0.07%.本文提出的调整外延层厚度均匀性的方法具有简单、有效、快捷的特点,且可以进一步推广至具有4个MO喷嘴以上的垂直反应腔MOCVD系统.

摘要：提出了一种无线可植入光遗传硬件结构。在光遗传实验过程中,生物体体外采用磁谐振式无线能量技术对体内电路进行供电;然而在无线能量传输(WPT)过程中需要借助磁耦合将发射端电能转化成高频磁场,磁场是无线能量传输系统传输电能的介质,其带来的电磁辐射(EMI)问题将对于生物体安全带来威胁;因此,设计了一种改进的展频和谐波抑制无线能量供电电路。首先介绍了系统的工作原理,然后采用电路理论分析了该电路的特性,并设计了发射端与接收端电路并进行了仿真,最后设计了硬件电路样机并在实验环境下按照植入式供电电路电磁兼容标准进行了验证。实验结果表明,所设计的系统能够有效抑制EMI,并能持续稳定对体内植入电路有效供电。

摘要：分布式布拉格反射镜(DBR)是共振腔发光二极管(RCLED)的主要组成部分,其温度特性对RCLED的性能有着重要影响。基于650 nm红光RCLED,设计出由Al_(0.5)Ga_(0.5)As和Al_(0.95)Ga_(0.05)As组成的DBR结构。首先通过Al_(x)Ga_(1-x)As材料折射率的色散关系分析温度对Al_(x)Ga_(1-x)As材料折射率的影响,进而模拟了DBR反射谱的温度特性,得到随着温度升高DBR反射谱红移的结论,温漂速率为0.048982 nm/℃。通过MOCVD制备出30对Al_(0.5)Ga_(0.5)As和Al_(0.95)Ga_(0.05)As组成的DBR外延结构,并对其进行反射谱测试,发现随着温度升高反射谱出现了红移现象,温漂速率为0.049277 nm/℃,与模拟结果相近,验证了温度升高导致反射谱红移结论的正确性。

摘要：为进一步提高GaN基发光二极管(LED)的光效,以改进电极结构为研究点,设计并制备了具有叉指型电极形状,并在P/N电极下刻蚀出电极孔的新型电极结构。该结构使金属电极在P/N电极孔处分别与ITO层和N-GaN层直接接触,进而提高了器件的电流扩展能力和发光效率。为了得到更优的电流阻挡层(CBL)结构、电极孔尺寸和电极孔间距,设计了7种不同的器件,并对其进行了光电性能测试。测试结果表明:在150 mA工作电流下,不连续CBL结构不能够有效改善LED的发光性能;P电极孔尺寸对器件的性能影响不大,当P电极孔间距由20μm增大为30μm时,外量子效率(EQE)和光电转换效率(WPE)分别提升了约5.0%和3.8%;当N电极孔尺寸由17μm×5μm减小为10μm×5μm时,EQE和WPE分别提升了约6.5%和3.0%;当N电极孔间距由45μm减小为40μm时,并未有效改善器件的发光性能。

摘要：PbS胶体量子点因其带隙可调、可溶液加工、吸收系数高等优异特性而广泛应用于光电探测器领域。然而基于光电二极管结构的PbS量子点光电探测器通常会使用不同的材料来制备N型层,从而增加了器件设计和工艺的复杂性,不利于这类光电探测器未来在面阵成像芯片中的应用。为简化制备工艺,提出了一种PbS量子点同质P-N结光电探测器,仅通过一种工艺过程实现了器件P型层和N型层的制备。经测试,探测器对不同入射光强度的探测表现出了良好的线性响应;在0.5 V反向偏压作用下,器件在700 nm处的响应度为0.11 A/W,比探测率为3.41×10^(11) Jones,展现出了其对弱光探测的优异能力。结果表明文中提出的PbS量子点同质PN结光电探测器有助于推动其在面阵成像领域中的发展。

摘要：针对芯片原子钟(铯)用激光光源系统对垂直腔面发射激光器(VCSEL)模式及工作温度的需求,研制出可以高温工作的氧化限制型基横模894.6 nm VCSEL。通过缩小VCSEL氧化孔直径至3μm,限制VCSEL高阶横模激射,保证器件基横模低阈值电流工作。通过常温下腔模与材料增益失谐12 nm的结构设计,使器件能够在50~65℃高温时,激射波长对准原子能级且工作模式稳定。实验所制备的VCSEL在工作温度为55℃、注入电流1.8 mA时,激射波长达到894.6 nm,边模抑制比(SMSR)大于35 dB,基横模功率为0.75 mW,具有11.4°的远场发射角。当温度为65℃时,器件SMSR大于25 dB,基横模功率大于0.1 mW。该高温基横模工作的VCSEL在芯片原子钟中具有重要的应用前景。

摘要：基于能带理论和分布布拉格反射镜(DBR)的工作原理,分析了垂直腔面发射激光器(VCSEL)中DBR串联电阻较大的原因。采用组分渐变降低DBR结构中异质结界面处势垒,优化DBR的各层掺杂浓度,通过调控费米能级进一步降低DBR中的异质结势垒,从而有效降低DBR串联电阻。实验采用Al_(0.22)Ga_(0.78)As/Al_(0.9)Ga_(0.1)As作为生长DBR的两种材料,设计了DBR各层厚度,研究了AlGaAs材料的最佳生长温度,利用MOCVD外延技术完成了795nm VCSEL突变DBR与渐变DBR的生长。经过工艺制备,测得突变DBR和渐变DBR的电阻分别为6.6和5.3Ω,优化生长后的DBR电阻得到有效降低。

摘要：氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体材料的代表之一,具有电子饱和速率高、临界击穿电场大、热导率高等优点。GaN基肖特基势垒二极管(SBD)具有工作频率高、导通电阻小、耐高温高压等特点,在电动汽车、数据中心及5G通信技术等领域有广泛的应用前景。综述了GaN基SBD的工作原理,目前面临的主要问题,以及器件设计和结构优化的研究进展,包括横向结构(AlGaN/GaN异质结)SBD的外延、肖特基阳极和终端结构的优化;展示了垂直SBD及准垂直SBD的研究进展;最后,对GaN基SBD的进一步发展进行了总结和展望。

摘要：通过对一种微分量子效率可以大于 1的新型多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面发射半导体激光器 (VCSELs)结构 ,以及由此设计出的阈值电流更小、输出功率更大的器件与普通结构在反射率及注入电流都相同的条件下输出功率大小的比较及阈值电流密度大小的比较 ,从而在理论上证实了这种VCSELs新型结构的优势。

摘要：提出用AlGaAs材料为n型下DBR,AlGaInP材料为p型上DBR,GaInP/AlGaInP多量子阱为有源区来制备650 nm波长的共振腔发光二极管(RCLED).用传输矩阵法对器件的结构进行了理论设计,并制备了RCLED和普通LED两种结构.测试结果表明,RCLED有更高的发光效率,是普通LED的近1.3倍,当注入电流从3 mA增加到30 mA时,RCLED的峰值波长只变化了1 nm,而普通LED的波长则变化了7 nm,且RCLED的光谱半宽窄,远场发散角小.