GaAlAs/GaAs半導(dǎo)體激光器簡述

可見光激光器的應(yīng)用是十分廣泛的，甚至有人說可見激光是比LED更棒的光源。但是其發(fā)展的主要困難是如何選擇合適的有源層、限制層材料以及對(duì)應(yīng)的生長工藝。

我們知道He-Ne激光器632.8nm的激光器用途很廣泛。氦氖激光器是以中性原子氣體氦和氖作為工作物質(zhì)的氣體激光器。以連續(xù)激勵(lì)方式輸出連續(xù)激光。在可見光和近紅外區(qū)主要有0.6328微米、3.39微米和1.15微米三條譜線，其中0.6328微米的紅光最常用。氦氖激光器的輸出功率一般為幾毫瓦到幾百毫瓦。氦氖激光器已經(jīng)被人們應(yīng)用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺點(diǎn)，激光器的效率較低，功率也不夠大。所以在激光外科手術(shù)、鉆孔、切割、焊接等這些行業(yè)中，人們現(xiàn)在大多換成采用 CO2激光器、脈沖激光器或者是半導(dǎo)體激光器等大功率激光器。因?yàn)楹つ始す馄骶哂泄ぷ餍再|(zhì)穩(wěn)定、使用壽命比較長的特點(diǎn)，因而現(xiàn)在對(duì)于氦氖激光器在流速和流量測(cè)量方面得到了更加普遍的開發(fā)和利用，同時(shí)在精密計(jì)量方面的應(yīng)用也非常廣泛。

在GaAlAs/GaAs材料系統(tǒng)里面，改變AlAs的組分，直接帶隙可以做到1.42~1.88eV，對(duì)應(yīng)波長0.87~0.65um。但是隨著AlAs含量的增加，直接帶隙導(dǎo)帶底相對(duì)于間接帶隙導(dǎo)帶底上升的速度快，注入間接帶到能谷中的電子相對(duì)比例增大。當(dāng)AlAs含量~0.37時(shí)，直接帶隙和間接帶隙寬度相同，隨著波長變短，閾值電流密度明顯增加。同時(shí)Al的分凝系數(shù)較大，很難用液相外延技術(shù)生出含Al高而結(jié)晶質(zhì)量好的外延層。

一般4層的外延結(jié)構(gòu)：GaAs襯底，限制層、有源層、限制層和GaAs頂層。由于各層的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生失配應(yīng)力和熱應(yīng)力。

常見的AlGaInP四元化合物，理論上波長可以到580nm-680nm。同時(shí)他可以在二元GaAs化合物上晶格匹配的生長。因此被認(rèn)為是制備波長＜700nm較為合適的材料。