砷化鎵/砷化鋁鎵量子井雷射之研製

Abstract

在本論文中，我們利用分子束磊晶的言法成功的研究出五種不同量子井厚度的砷化鎵 / 砷化鋁鎵量子井雷射二極體，由於量子井雷射二極體的發光效率高，且臨界電流密 度小，將有助於發展直流操作的雷射二極體。 在論文中，我們量測了量子井雷射的三種特性，包括，(1) 電流對電壓(Ⅰ-Ⅴ) 之特 性，(2) 輸出光對輸入電流(L-Ⅰ)之特性，以及(3) 發射光譜之特性：藉由量測所得 的結果，我們可利用半導體雷射的基本理論導引出包括內在量子效率( )內在損耗 ( α )，微分增益常數 ( )，以及外差式微分零增益電流密度(J )等重要的參數，以 膫解在不同量子井厚度時所造成的影響。 對於不同的量子井厚度而言，其內在量子效率都很高，其中最高的內在量子效率可高 達99% ，而內在損耗一般在10cm 以下，隨著量子井厚度的減小，內在損耗有增加的 趨勢。另外，微分增益常數則由於躍遷的選擇率不同，而在厚度為60埃時有劇烈變化 。同時，外插式微分零增益電流密度則隨量子井厚度的減小而增加，這是因非輻射性 之電子電洞對的結合數目隨量子井厚度的減小而增加所致。 在本論文中，我們所得到的最低臨界電流密度是141.8A/cm ，另外，我們也研製了5 微米寬之單一條狀結構的量子井雷射，其所需的臨界電流低至10mA，其共振腔長度為 200 微米。