795nm微型铷原子钟用的高温垂直腔面发射激光器材料生长与器件研制

微型相干布居（CPT）铷(Rb)原子钟在GPS定位和二代卫星导航等领域具有重要应用，波长795nm、85℃下稳定工作、高电光转换效率的垂直腔面发射激光器(VCSEL)光源是CPT铷原子钟微型化发展的重要瓶颈。本项目提出并设计了一种新型的AlGaInAs/GaAsP有源区结构，AlGaInAs应变量子阱比传统的GaAs具有更大的导带偏移比（可达72%）；利用张应变的GaAsP高势垒补偿量子阱的压应变；在高温下阻止导带内注入电子的泄漏，提高激光器的特征温度，实现高温稳定工作。改进p-DBR结构设计，提出并研究组分双曲渐变和调制掺杂，降低空穴势垒获得低串联电阻，实现高温下高电光转换效率。通过VCSEL材料结构设计、高质量MOCVD材料生长、器件结构设计和器件工艺研究，系统地研究我国目前急需的CPT铷原子钟专用VCSEL光源，实现85℃高温下波长795±1nm的单模VCSEL毫瓦级输出。

微型相干布居（CPT）铷(Rb)原子钟在GPS 定位和二代卫星导航等领域具有重要应用，波长795nm、85℃下稳定工作、高电光转换效率的垂直腔面发射激光器(VCSEL)光源是CPT 铷原子钟微型化发展的重要瓶颈。本项目提出并设计了一种新型的AlGaInAs/GaAsP 有源区结构，AlGaInAs 应变量子阱比传统的GaAs 具有更大的导带偏移比（可达72%）；利用张应变的GaAsP 高势垒补偿量子阱的压应变；在高温下阻止导带内注入电子的泄漏，提高激光器的特征温度，实现高温稳定工作。改进p-DBR 结构设计，提出并研究组分双曲渐变和调制掺杂，降低空穴势垒获得低串联电阻，实现高温下高电光转换效率。. 本项目通过三年的研究工作，进行了VCSEL 材料结构设计、高质量MOCVD 材料生长、器件结构设计和器件工艺研究。完成了AlGaInAs/GaAsP 多量子阱材料结构的设计、低实现串联电阻p-DBR 设计；进行了MOCVD 材料生长以及器件制作研究和实验；实现高质量VCSEL 外延材料的生长，在85℃下波长为795nm 的VCSEL 光源10mW量级的激光输出。. 在本项目资助下，发表文章9篇。