半导体光电子器件和模斑转换器单片集成

作     者：邱伟彬 

作者单位：中国科学院半导体研究所 

学位级别：博士

导师姓名：董杰;王圩

授予年度：2003年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：选择外延MOCVD 模斑转换器 自对准对接 DFB激光器 电吸收调制器 

摘      要：该文从研究选择外延MOCVD生长InGaAsP体材料入手,系统研究了宽条(15μm)选择性生长MOCVD的规律.研究了厚度增强因子随生长条件的变化.在一定的生长条件下,厚度增强因子随着介质掩模宽度的增加而线性增加.同时,在相同的介质掩模宽度下,厚度增强因子随着生长压力的增加而减少.InGaAsP的生长速率随着TMIn源流量的增加而增加,但是其厚度增强因子随着TMIn源流量的增加而减小.研究了选择外延MOCVD生长的InGaAsP材料中组份随着掩模宽度的变化规律.In组份随着掩模宽度的增加而增加,Ga组份随着掩模宽度的增加而减少.同时由于组份变化规律所引起的带隙波长、失配度随掩模宽度的变化规律,随着掩模宽度的增加,InGaAsP的带隙波长朝着长波方向移动,失配度朝着压应变方向移动.研究了选择外延MOCVD的表面迁移现象.指出V/Ⅲ比是控制表面尖角的主要原因.V/Ⅲ比大时,表面尖角不明显,V/Ⅲ比小时,表面尖角就比较明显.同时给出了上述的这些结论的合理解释.提出了一种自对准的选择外延对接方法.首先生长有源区的下限制层和量子阱层,保留了上限制层不长.然后再同时生长上模斑转换器和有源区的上限制层.这样既可以分别优化有源区和模斑转换器的材料,同时降低了对接生长的难度.根据所研究的选择外延MOCVD的结论,掩模宽度对选择生长的InGaAsP材料的晶体失配的调制,提出了一种对接方法的标准,保证在对接面的晶格常数与衬底的晶格常数一致,这样再反推出大面积生长材料的晶格常数,扫描电子显微镜和X射线双晶衍射的测试结果证实了我们的结论.