1.55微米InP基InGaAsP量子阱-InAs量子点耦合激光器研究

To meet the key scientific issues of InAs/InP quantum dot laser development, we will carry out the study of 1.55 micron InP-based InGaAsP quantum well coupled InAs quantum dot lasers fabrication based on the research foundation of InAs/InP epitaxial growth we have achieved lately. In this design, we hope to fully utilize both the respective advantages of quantum well as well as quantum dot materials, and find a new way to fabricate high performance lasers with low threshold current, high temperature stability, high wavelength controllability and high electro-optical conversion efficiency. Through the implementation of this project we hope to contribute some new idea and independent innovation to the fabrication of high-performance InP based long wavelength semiconductor lasers.

本项目针对InAs/InP量子点激光器发展所面临的阈值电流密度过高以及激光器激射波长可控性差的关键问题，结合申请人在量子点材料外延生长及激光器制备方面的研究基础，提出开展1.55微米InP基InGaAsP量子阱-InAs量子点耦合激光器制备相关基础研究。充分发挥半导体量子阱、量子点材料的各自优势，通过理论结构设计与器件制备，探索降低InAs/InP量子点激光器阈值电流、提高激光器波长可控性以及电光转化效率的新途径，为实现高性能的InP基长波长激光器的制备提供必要的物理基础和关键技术。

由于较小的晶格失配，InAs/InP量子点辐射波长能覆盖1.4-2.0微米这一超宽范围而在光纤通信，气体检测，生物医疗等很多领域具有广泛的应用前景，是目前半导体激光器领域的研究热点。本项目以实现高性能量子点激光器为目标，开展1.55微米InP基InGaAsP量子阱-InAs量子点耦合激光器制备相关基础研究，取得了如下研究结果：.1、通过对生长参数的系统优化及生长界面As/P互换的控制，在InP（001）面上，生长出了高质量的量子点材料，量子点面密度达到4×1010 cm-2以上。.2、采用两温结合生长盖层技术成功改善了量子点尺寸的不均匀性。通过两温结合制备了高质量的量子阱、量子点复合有源区结构材料。.3、激光器制作方面，通过对工艺条件摸索确立了InAs/InP量子点激光器的制备技术。实现了1.55微米InAs/InP量子阱-量子点激光器室温连续激射，激光器单面输出功率30mW以上，阈值电流低至30mA，平均每层阈值电流密度低至214A/cm2。相比于纯量子点有源区器件性能明显得到提升。.4、此项目成果成功进行了产业转化，并实现了良好的经济效益。