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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊仁翔
研究生(外文):Ren-Xiang Yang
論文名稱:850nm面射型雷射(VCSEL)製程及特性分析
論文名稱(外文):The characteristics Analysis of 850nm Vertical Cavity Surface Emitting Laser(VCSEL)
指導教授:洪榮木
學位類別:碩士
校院名稱:健行科技大學
系所名稱:電子工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:37
中文關鍵詞:垂直共振腔面射型雷射紅外線發光二極體有機金屬化學氣相沉積法水氣氧化技術
外文關鍵詞:VCSELIR-LEDMOCVDWater vapor oxidation technology
相關次數:
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由於面射型雷射具有體積小,雷射光束極細且不易發散,光束為對稱圓形,低啟動電流,,輸出效率高,容易和光纖連接,單一雷射波長輸出,共振腔極短等優勢,可見其應用範圍相當廣泛,如夜間照明輔助光源、雷射滑鼠、雷射測距、懸浮觸控感測元件等,因此國內有許多研究團隊非常努力的研究面射型雷射這門領域。

本研究主要是利用III-V族半導體材料GaAs及AlGaAs使用有機金屬化學氣相沉積法(MOCVD)在基板上沉積出N-type及P-type的布拉格反射鏡(DBR)共分別為40及21對之磊晶層結構,再以黃光微影製程製作出做出850nm波長的VCSE元件並使用水氣氧化技術,侷限操作電流以提升輸出功率,並使用積分球、頻譜分析儀量測其VCSEL元件之光束發散角,中心波長、額定電壓以及輸出功率等。在本次的研究中可發現VCSEL元件相較於IR-LED能使用較低的電流產生更高的輸出效率,應用在安防監控輔助光源以、距離量測及懸浮觸控感測有著更好的效果。


Since the surface-emitting laser with a small, very fine and difficult to divergent laser beam , the beam is circular, low starting current , high output efficiency, easy and fiber optic connectors , a single laser output wavelength resonant cavity is very short and other advantages, it shows a wide range of applications , such as night lighting auxiliary light source , laser mouse , laser ranging, suspension and other touch sensing elements , so there are many domestic research team worked very hard this door surface emitting laser field .

This study is the use of III-V semiconductor materials GaAs and AlGaAs using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) deposited on a substrate, N-type and P-type Bragg reflector (DBR) were respectively 40 and 21 of the epitaxial layer structure , then photolithography process to produce a 850nm wavelength VCSE components made using the water vapor oxidation technology , the limitations of the operating current to increase the output power , and using an integrating sphere , spectrum analyzer measuring its beam VCSEL components divergence angle , the center wavelength , output power and the rated voltage . In this study can be found in IR-LED can be used to produce a lower current efficiency higher output compared to the VCSEL components , used in security monitoring auxiliary light source , distance measurement and the suspension has a better touch sensing effect.


目  錄
摘  要---------------i
Abstract---------------ii
誌  謝---------------iii
目  錄---------------iv
表目錄------------------vi
圖目錄------------------vii
符號說明----------------viii

第一章 緒論---------------1
1.1 前言 1
1.2 VCSEL簡介------------1
1.3 研究動機--------------3
1.4 本文內容與章節-------3

第二章 研究背景----------4
2.1 VCSEL基本理論-------4
2.2 結構分析--------------6

第三章 研究方法-----------8
3.1 水氣氧化法簡介--------8
3.1.1水氣氧化法機制---------9
3.1.2水氣氧化法架構---------11
3.2 VCSEL元件製作----------12
VCSEL元件製作(一)----------12
VCSEL元件製作(二)----------16
VCSEL元件製作(三)----------19
VCSEL元件製作(四)----------23
VCSEL元件製作(五)----------26

第四章結果與討論-----------29

第五章結論------------------34

參考文獻--------------------35

簡歷-------------------------37

1.H.Soda,K.Iga,C.Kitahara and Y.Suematsu, Jpn. J.Appl.Phys.vol.18, no.12,pp.2329-2330(1979).

2.T.Sakaguchi,F.Koyama, and K.Iga, Electron. Letter, vol.24, no.15pp.928-929(1989)

3.K. L. Lear, and S. A. Chalmers, “High single-mode power conversion efficiency vertical-cavity top-surface-emitting laser” ,IEEE Photonics echnology Letters ,Vol. 5 , p9 , 1993.

4.B. J. Thibeault , E. R. Hegblom , P. D. Floyd , R. Naone , Y. Akulova , and L. A. Coldren, “Reduced optical scatterig loss in vertical-cavity lasers using a thin (300A) oxide aperture” , IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, p.5, 1996.

5.B. Weigl, M. Grabherr, R. Michalzik, G. Reiner, and K. J. Ebeling, “High-power single-mode selectively oxidized vertical-cavity surface-emitting lasers” , IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 8, p.8, 1996.

6.J. M. Dallesasse, P. Gavrilovic, N. Holonyak, Jr. R. W. Kaliski, D. W. Nam, and E. J. Vesely, “Stability of AlAs in AlGaAs-GaAs quantum well heterostrueres” , Appl. Phys. Lett. , Vol.56, p.2436, 1990.

7.A. R. Sugg, N. Holonyak, Jr. E. Baker, F. A. Kish, and J. M. Dallesasse, “Native oxide stabilization of AlAs-GaAs heterostrueres” Appl. Phys. Lett. , Vol. 58, pp.1199, 1991.
8.K. M. Geib, K. D. Choquette, H. Q. Hou and B. E. Hammons, “Fabrication issuer of oxide-confinde VCSELs” , in ertical-Cavity Surface Emitting Lasers, K. D. Choquette and D. Deppe, eds, 3003,69-74, SPIE(1997).

9.K. D. Choquette, K. M. Geib, C. I. H. Ashby, R. D. Twesten, O. Blum, H. Q. Hou, D. M. Follstaedt, B. E. Hammons, D. Mathes, and R. Hull, “Advancess in selective oxidation of AlGaAs alloys” J. Special Topical Quantum Electron. , Vol.3, p. 916, 1997.

10.吳怡宗、洪榮木、賴芳儀,民國94年,「850奈米面射型雷射製程及元件特性之研究」,清雲科技大學電子工程研究所碩士論文,未出版,桃園縣。

11.吳益豪、洪榮木、賴芳儀,民國92年,「砷化銦鎵/砷化鎵紅外線共振腔式發光二極體之研製」。

12. 游紹榮、洪榮木、賴利溫,民國95年,「850nm面射型雷射製程之研究」,清雲科技大學電子工程研究所碩士論文,未出版,桃園縣。

13.史光國,民國90年,「現代半導體發光及雷射二極體材料技術」,初版,台北市,全華科技圖書股份有限公司。


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