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【6h】

用于GaAs基量子级联激光器的欧姆接触新结构、工艺与测量

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的

1.3 研究意义

第二章 材料选择

2.1 基本介绍

2.2 基本体系

2.3 扩散阻挡层

2.4 使用低温砷化镓生长的非合金化欧姆接触

2.5 本章小结

第三章 欧姆接触的制作

3.1 光刻

3.2 腐蚀

3.3 快速热退火

3.4 Lift-off

3.5 表面处理

3.6 金属淀积

3.7 n-GaAs 欧姆接触实验流程

3.8 本章小结

第四章 测量工艺

4.1 欧姆接触的测量

4.2 电接触连接的改良

4.3 本章小结

第五章 方案与总结

5.1 Ge/Au/Ag/Au

5.2 Pd/Ge/Pd/Au

5.3 低温生长砷化镓系统

5.4 本章小结

第六章 全文总结

6.1 主要工作和成果

6.2 研究展望

参考文献

图片目录

表目录

附录一 相关基本理论

1 金属——半导体界面

2 接触电阻率

附录二 GaAs 半导体中欧姆接触相关元素的二元相图

致谢

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摘要

MBE GaAs基量子级联激光器是采用分子束外延的方法,在GaAs的表面生长出一系列的量子阱,利用量子级联的原理产生谐振光,从而得到稳定的激光辐射源。这些量子阱的厚度均为纳米级甚至分子层厚度,杂质对该器件的发光效应会产生巨大影响。激光器是高功率器件,工作时会产生大量能量,现有器件的使用往往需要液态气体来降温,这样就大大减小了激光器的实用性。欧姆接触作为器件连接的关键组件,其电阻率的高低直接影响到器件的输出效率。现有的AuGeNi系统在制作欧姆接触的过程中,Ni会对有源区有着大量的扩散,这对于激光器的量子级联效应是非常不利的。此外,在经历通常欧姆接触制作工艺所必需的退火工艺后,欧姆接触的最上层金属(Au)产生了非光滑表面,这对于光学敏感的激光器器件来说,也是非常不利的。针对上面提出的问题,本课题研究了可用于量子级联激光器上的欧姆接触:1、通过理论分析和工艺实验获取了GaAs欧姆接触结构制作工艺参数;2、通过对模型的进一步分析和对测量结构的改进设计改良了GaAs欧姆接触电阻率的精确测量方法;3、引入Ge/Au/Ag/Au等结构避免了Ni对量子级联激光器结构的不利影响;4、引入LTG GaAs(低温GaAs)制作帽层以避免了退火对量子级联激光器的不利影响;5、引入扩散阻挡层(Pd)制作以改善退火后器件的表面形貌。

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