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我国量子点激光器研究现状分析

导读: 半导体量子点材料是一种人工设计、制造的新型半导体材料,载流子在三个空间方向上的运动都受到约束,具有很强的三维量子限制效应。

  半导体量子点材料是一种人工设计、制造的新型半导体材料,载流子在三个空间方向上的运动都受到约束,具有很强的三维量子限制效应,体现出明显的量子隧穿、量子干涉、库仑阻塞、非线性光学等效应,是新一代固态量子器件的物理基础,在纳米电子学、光电子学和新一代超大规模集成电路等方面有极重要的应用前景。

  量子点激光器(QDLD)具有分立的态密度函数,因此有着比传统的量子阱激光器(QWLD)更加优越的性能,如超低阈值电流密度(£2A/cm2,比QWLD低一个量级以上)、超高阈值电流温度稳定性、超高微分增益(比QWLD高一个量级以上)、极高的调制带宽和在直流电流调制下无波长漂移工作、对衬底缺陷不敏感等。这些特性将使半导体激光器的性能有一个大的飞跃,有力地推动激光物理学科的发展,开辟半导体激光器制造的新方向,并有可能成为21世纪光电子技术产业的支柱之一。

  980nm量子点激光器可广泛应用于大功率光纤放大泵浦源、激光手术刀、材料加工和防伪检测等领域;1.3 mm、1.55mm和可见光的单模量子点激光器在大容量光纤通信,高速光计算、光互联和信息处理等许多方面都有极其重要的应用前景。量子点激光器已成为目前国际上前沿研究的热点和重点方向之一。

  该项目在自组织量子点、量子线材料的可控生长和器件应用方面取得了多项突破性进展:

  (一) 研制成功In(Ga)As/GaAs、InAlAs/AlGaAs/GaAs和InAs/InAlAs/InP等一系列高质量的自组织量子点和量子线材料

  通过对所选材料体系应变分布的设计(高指数面衬底、特殊设计的缓冲层和种子层诱导作用等)、生长动力学控制(生长温度、生长速率等)和优化生长工艺(多层垂直耦合量子点层数、隔离层的厚度和量子点的组分等),在原子、分子水平上初步实现了对量子点尺寸、形状、密度和分布有序性的控制,量子点材料的性能达到了国际先进水平。

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