RCLED的结构优化与MOCVD外延生长

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1、摘要曼曼曼!_⋯iL皇曼曼曼曼曼!曼曼量曼曼皇曼曼曼曼曼曼鼍曼曼曼!舅曼曼曼舅曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼鼍曼曼摘要谐振腔发光二极管(RCLED)起始于20世纪90年代，起初仅作为一种新型器件出现，并没有多少实用的场合。然而随着光纤以及网络技术的发展，基于廉价的塑料光纤的短程光通信得到了迅速发展。较其它光源相比，RCLED更适合短程光通信系统，它已成为极具市场前景和重大社会意义的光源之一。另外，在光互联、数字通信光开关、路由器、高性能的多处理器系统、系统、芯片间的数据传输等传统的半导体激光器应用领域，在市场竞争越来越激烈的今天，廉价、低功耗、和高

2、可靠性的RCLED极具应用潜力。然而，由于自身结构的特殊性，对这种优良器件而言，许多问题仍然亟待解决。对于工作于塑料光纤的一个通光窗口650rim的RCLED来说，如何进一步提高电光转化效率，提高单管光功率，以及降低工作压降等问题已成为研究焦点。本论文在北京市教育委员会科技计划面上项目(批准号：麟200810005002)和北京市属市管高等学校人才强教计划资助项目等项目支持下，针对650nmRCLED进行了深入的理论研究和实验实践。最终成功制作了顶部DBR采用AIGalnP材料系的RCLED，得到的器件发光良好，工作压降较低，达到了一定的输出光功率，为本项目的进一步深入研究提

3、供了理论依据、实验基础以及相关工艺参数。本论文的具体研究工作概括如下：1、分析、总结了谐振腔对自发辐射的影响，自发辐射增强的角依赖关系，RCLED的设计准则以及DBR的相关理论。2、利用矩阵传输法，计算了AIGaInP材料系DBR的白光反射谱；计算了由AIGaAs材料系下DBR和A1GaInP材料系上DBR构成的谐振腔的白光反射谱。3、利用MOCVD设备对本文设计的DBR，谐振腔以及RCLED完整器件进行外延生长，并通过后续工艺将RCLED做成完整器件。对A1GaInP材料系DBR和谐振腔进行白光反射谱测试，并与理论计算相比较，验证理论的正确性和实验薄膜厚度控制的精确性。4、

4、对完整的RCLED器件进行光致发光谱，远场发散角以及电学特性进行测试，对测试结果进行分析，并与其它文献类似结构进行比较。5、制作了波长为650rim的RCLED，得到的器件在20mA注入电流下光功率平均为0．5mW，压降2．2V，光谱半峰宽约10nm。北京_[业大学T学硕十学位论文关键词：RCLED；MOCVD；DBR；A1GalnP；．II．AbstractResonantCavityLightEmittingDiode(RCLED)startedinthe1990s．Atthebeginning，itisonlyanoveldevicewithoutmuchapplica

5、tion．However,withthedevelopmentofopticalfiberandnetwork，short—rangeopticalcommunicationsbasedoncheapplasticopticalfiberhavedevelopedrapidly．Tocomparewithotherlightsources，RCLEDismoresuitableforshort—rangeopticalcommunicationsystems．Itbecomesoneoftheimportantlightsourceswhichhavelargemarketa

6、ndgreatsocialmeanings．Inaddition,inopticalswitch、Router、multi—processorssystem、multi—systemsandmulti—chipsareasinwhichtraditionalsemiconductorlasersareused，asthedrasticcompetitioninmarket，RCLEDwhichhasmanyadvantagesincludingcheapness，lowpowerconsumption,highreliabilityandSOonhasvastpotentia

7、lofapplication．Nevertheless，becauseoftheparticularityofthestructure，thereareseveralproblemstothisexcellentdevice．ForRCLEDof650nmwavelengthwhichcorrespondstothelowlossbandofplasticopticalfibeLhowtoimprovetheefficiencyofelectricitytolight，improvetheoutputp