1.3 μm VCSEL结构制作研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 谢正生 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2007-06-07 |
| 授予单位 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 授予地点 | 上海微系统与信息技术研究所 |
| 导师 | 吴惠桢 |
| 关键词 | 垂直腔面发射激光器 气态源分子束外延 金属键合 器件工艺 |
| 其他题名 | Studies of 1.3 μm VCSEL structure fabrication |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | 垂直腔面发射激光器（VCSEL）因具有在片测试、与光纤耦合效率高、调制速率高和功耗低等优点而有可能成为今后光网络中最有竞争优势的光源。特别地，近年来适合于中短程的单模光纤网络的光通信长波长（1.3~1.55μm）VCSEL发展迅速，已经成为近年来激光器研究领域中一个十分活跃的课题。本论文围绕键合结构1.3μm VCSEL，研究了单元材料的气态源分子束外延（GSMBE）生长及其表征、在国内首次探讨了低温Au-In-Au金属键合技术在VCSEL制作中的应用，最后还研究了VCSEL器件的制作工艺。获得的主要结果有： 根据Thermo V90 GSMBE系统，研究了VCSEL材料的各种GSMBE生长参数，优化生长了用作键合结构1.3μm VCSEL的InAsP/InGaAsP SCMQW有源区和GaAs/AlAs DBR材料，并采用高分辨X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）、电化学C-V，Hall等进行了表征。结果表明，采用间断生长方法有利于材料质量的改善，而生长的DBR对数越多，周期厚度波动越大，并且优化生长的有源区和DBR材料质量可靠，均达到直接键合结构1.3μm VCSEL的材料设计要求。 在国内首次创造性地把低温Au-In-Au金属键合技术应用到长波长VCSEL结构的制作中。成功地把 InP基半腔VCSEL结构样品在加压2MPa，N2气氛中200 ℃低温退火20分钟下金属键合到Si衬底上，键合强度高，键合界面平整，缺陷少，改善了器件热特性，实现了衬底倒扣，并且DBR上蒸镀的金属膜Au提高了VCSEL的反射性能。对键合前后样品反射谱和PL谱的比较分析表明，低温金属键合过程不影响量子阱有源区及DBR的光学性质，即Au-In-Au低温金属键合技术对VCSEL器件结构的制作是有利的。 利用III-V族化合物半导体工艺平台研究了多量子阱有源区电致荧光器件制作和键合结构的1.3μm VCSEL器件制作。器件制作工艺过程主要包括直接键合、台价制作、侧向腐蚀、隔离、p面电极制作、n面电极制作等。其中电致荧光器件开启电压为1.1V，发光波长为1.31 μm。而键合结构VCSEL导通电压为3.8V，串联电阻为2.4*103Ω，室温13.88mA脉冲电流（占空比0.5%）条件下激射波长为1288.63nm。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-06 |
| 页码 | 84 |
| 源URL | [http://ir.sim.ac.cn/handle/331004/83485]  |
| 专题 | 上海微系统与信息技术研究所_微系统、冶金所学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谢正生. 1.3 μm VCSEL结构制作研究[D]. 上海微系统与信息技术研究所. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
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