文档介绍：北京交通大学
硕士学位论文
氮化物半导体量子级联激光器的设计
姓名:郑小秋
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:吕燕伍
20060101
第一章绪论自二十世纪五十年代始,半导体单晶硅材料和半导体晶体管的发明,以及硅集成电路的成功研制,导致了一场轰轰烈烈的电子工业革命的出现。这场工业革命深刻地影响了当今世界的政治、经济格局和军事对抗的形式,彻底改变了人们的生活方式。由此而诞生的产业,已成为国民经济最主要的支柱之一,同时也是当今社会上发展最快的行业之一,这从其一直遵循的年岢鲋名的“摩尔定律”即可窥见一般。最近,徊街赋觯至少在近十年内行业的发展还不会违背此规律【”。器件制造和软件开发是驱动信息产业高速发展的两个动力,而产业中具有新原理、新功能的器件制造又完全依赖于半导体物理的研究与发展。当前,各个发达国家和地区都在半导体物理研究领域投入大量的人力和物力进行激烈竞争,以满足社会发展、人民生活和国防安全的需求。与此同时,强劲的社会需求又有力地促进了相关产业的发展,尤其是微电子学以及现在正蓬勃兴起的光电集成行业的发展,推动了囊括新材料、新结构的半导体工业的快速发展。传统的半导体材料硅,由于受其自身特性,诸如电子迁移率、热稳定性、间接带隙、带隙宽度等因素的限制,在日盏发展的集成电路领域,以及在一些极端环境缜糠洹⒏呶隆⒏咂档然境屑翰荒苈阈枰!H欢鼻ヒ陨系拇蠊婺<傻缏贰⒊大规模集成电路、甚大规模集成电路仍采用高纯度优质抛光片和外延片制作,并且在未来相当长的一段时间里,仍然是大规模集成电路工业的基础和最重要的功能材料。目前,全世界每年大约消耗吨~职氲继寮抖嗑Ч琛帧值ゾЧ瑁杵北京交通大学硕士毕业论文
据国际权威机构预测叫辏氲继逍酒庸ぜ际踅ù国内外研究现状与存在的问题销售金额达~亿美元俊4觭募庸ぜ际跛嚼纯矗壳爸髁加工技术是⒋硅片,⒚紫呖怼S斜ǖ溃⒋。到英寸硅片、微米特征尺寸呖。当集成电路线宽达到微米及其以下,全面进入纳米领域时,微电子的基础理论、材料技术和加工技术都可能发生革命性的变化。中国半导体行业协会顾问许居衍院士预测,世纪微电子技术的具体发展趋势主要有以下三个方面:①不断增长高密度嵌入设计水平;②不断扩展跨学科横向应用;③最终进入技术平台期,等待新的突破。随着器件的小型化正日趋逼近傻缏返募蓿砺鄯治指出,左右将是傻缏废呖淼摹凹蕖背叽纭U獠仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题,更为重要的是,这还将受硅、鹤陨硇灾实南拗啤尽管人们正在积极寻找高榈缇挡牧例如,采用壤刺娲蚄介电互连材料,用代替引线以及采用系统集成芯片际醯壤刺岣遳募啥取⒃怂闼俣群凸δ埽但是硅仍将难以满足人类对更大信息量的需求。目前,传统的单纯以为材料的半导体工业即将步入其发展的终点,而建立在基基础上的半导体行业,则在不同的方向显现出强劲的发展势头。北京交通大学硕弦德畚
成一个连续的合金系列”K堑腞苯哟犊梢源覣的到以氮化镓、碳化硅为代表的第三代宽带隙半导体材料,工云优异的性质,越来越引起世界各国半导体界人士的关注。一般说来,宽带隙半导体材料主要是指金刚石、宓;铩碳化硅、立方氮化硼以及.Ⅵ族硫、锡碲化物、氧化物等以及固溶体等俊、徒鸶帐∧さ炔牧希蚓哂懈呷鹊率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点,成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料,在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等领域有著广泛的应用前景。此外,宓;锘故呛芎玫墓獾缱硬牧希诶丁⒙坦夥⒐舛极管妥稀⒗丁⒙坦饧す馄饕约白贤馓讲馄鞯确矫嬉嘞允境广泛的应用前景尤其应指出的是,具有铅锌矿结构的的猇族氮化物,。另外,虶有着良好的晶格匹配浔冉鑫.,且由于带隙宽,仅少量的涂梢蕴峁┳愎的载流子和光学场限制。除甐族氮化物内的材料具有良好的晶格匹配以外,土硪恢挚泶栋氲继宀牧甋亦具有很好的热匹配及晶格匹配。随着年牧系膒型掺杂的突破,牧现鸾コ晌@绿光发光材料的研究热点【辏毡救昭枪境晒ρ兄屏薌基蓝光暝蚴迪质椅侣龀宓缱⑷隝量子阱紫光次年采用横向外延生长技术降低了庋硬牧现械奈淮恚估光椅铝ぷ魇倜锏小时以上。目前,大约有个小组己成功研制鵏,其中有几个小组的鸦竦肅ぷ鞑北京交通大学硕士毕业论文。
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导体激光器,但寿命都很短。与晶格相匹配的脑2料体系的成功研制,可使的带隙调至约,这使Ⅵ激光器的波长可覆盖蓝光和绿光范围,同时也在一定程度上克服了高失配位错导致的倜棠烟狻2捎靡詂Z澹琙为波导层,四元8遣愕膠鵏结构,可以使其寿命稳步增长。据最新报导,基一Ⅵ族蓝绿光氖倜汛∈币上,但是同兑宦坦釲相比,相差仍然很大。目前,基.Ⅵ族材料研究重