諧振腔發(fā)光二極管的理論研究與工藝制作.pdf

1、LED作為一種重要的數(shù)據(jù)傳輸接受器件被廣泛應(yīng)用于光纖通信、數(shù)據(jù)鏈接、遠(yuǎn)程控制器、光學(xué)顯示器等領(lǐng)域。但是傳統(tǒng)LED有許多與生俱來(lái)的缺點(diǎn)，比如發(fā)射效率低，輻射角度寬，光譜線寬較大，而且調(diào)制速率比較低。因此，為了克服這些問(wèn)題，一種帶有諧振腔結(jié)構(gòu)的LED（RCLED）具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)LED相比，RCLED光譜線寬窄，耦合效率高，亮度大，是用于視覺顯示和塑料光纖通信的理想光源。而且，RCLED不像垂直面發(fā)射激光器那樣需要復(fù)雜的外延和后續(xù)工藝

2、。近幾年來(lái)隨著塑料光纖通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，RCLED在全世界受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注，特別是紅光RCLED在塑料光纖數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域扮演了重要角色。因?yàn)榫奂谆┧峒柞ィ≒MMA）基塑料光纖在650nm附近有最小衰減和較寬直徑（0.75-1mm），使得兩者能夠很好匹配。
　　 但是，RCLED在我國(guó)大陸地區(qū)還沒有得到任何發(fā)展，這在一定程度上阻礙了光通信技術(shù)的進(jìn)步。在北京市教育委員會(huì)科技計(jì)劃面上項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：KM2008100050

3、02）和北京市屬市管高等學(xué)校人才強(qiáng)教計(jì)劃資助項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持下，本論文參照國(guó)外在RCLED領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)，配合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，多次實(shí)驗(yàn)，成功制作出了波長(zhǎng)為650nm的AlGaInP材料系的RCLED，器件發(fā)光良好，工作壓降較低，達(dá)到了一定的輸出光功率，為本項(xiàng)目的進(jìn)一步深入研究提供了理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)以及相關(guān)工藝參數(shù)。具體工作如下：
　　 （1）在研究RCLED發(fā)光理論的基礎(chǔ)上，制作了650nm RCLED的外延結(jié)構(gòu)：微腔厚度為1

4、λ，有源區(qū)采用了GaInP/（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5P3量子阱結(jié)構(gòu)；阱和壘的寬度都為5nm，阱和壘的材料分別為GaInP和（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5P，上DBR為15對(duì)、10對(duì)或5對(duì)的（Al0.3Ga0.7）0.5In0.5P/AlInP材料，下DBR為34對(duì)AlAs/Al0.5Ga0.5As材料。
　　 （2）使用PL譜測(cè)試和白光反射普測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)3量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)射譜，微腔結(jié)構(gòu)模式波長(zhǎng)、上下DBR

5、發(fā)射率峰值波長(zhǎng)進(jìn)行了驗(yàn)證，對(duì)生長(zhǎng)好的外延片進(jìn)行SEM掃描觀測(cè)。
　　 （3）研究學(xué)習(xí)LED的基本工藝，歸納各工藝特點(diǎn)，并參照國(guó)外RCLED的制作工藝，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，完成用于通信光源的SiO2阻擋層RCLED制作工藝流程，制作出最大光強(qiáng)為21.4mcd（C=0.0°，G=-4.5°），平均光強(qiáng)擴(kuò)散角θ（50％）=86.9°，F(xiàn)WHM為13.1 nm的RCLED。
　　 （4）針對(duì)制作好RCLED器件電光轉(zhuǎn)換效率低，電