300nm GaN基半導體激光器結構研究.pdf

1、G GaN基材料是Si、GaAs之后的第三代半導體材料，具有禁帶寬度大、電子遷移率高等特性，相關的合金材料屬于直接帶隙半導體，材料發(fā)光效率高，又因其禁帶寬度范圍約為0.7~6.2eV，包含了從可見光綠光、藍光、紫光到紫外光的寬波長范圍，適合用于制備光學器件。半導體激光器的器件結構緊湊，可以在很小體積下實現(xiàn)激光激射，同時具有發(fā)光效率高、響應速度快以及使用壽命長等特點，在信息通信、激光顯示、水下探測、生物科學以及軍事領域如激光雷達等領域有廣

2、泛的應用。本文所研究的波長為300nm的GaN基半導體激光器屬于深紫外范圍，可以應用在生物探測、醫(yī)療殺菌、導彈預警、衛(wèi)星加密通信等領域，具有很廣闊的應用前景。
　　本文簡述了半導體激光器的研究背景、應用以及基本原理，建立了數(shù)值計算模型，用于研究器件結構與特性的關系。
　　首先設計了具有簡單雙異質結的300nm波長激光器結構（結構A），仿真結果表明，該器件的閾值電流為1.092A，閾值電壓為6.052V，斜率效率為0.042W

3、/A。但是，這種簡單結構的激光器側模分布范圍大；因此，對結構A進行改進，增加了脊型結構（結構B），仿真結果表明，結構B的光場側模分布比結構A的情形更密集，但閾值電壓提升了16％；為了提升激光器整體性能，引入了量子阱結構（結構C），仿真結果表明，與結構B比較，結構C的激光器閾值電流減少39.5%，斜率效率提升116.7%，整體性能比之前有較大提升；隨后引入電子阻擋層（結構D）來提升激光器性能，與結構C相比，結構C的激光器結構將斜率效率提升