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光電工業在過去二十多年來的快速發展下, 成為今日之重點科技,可見光 半導體雷射是其中相當重要的一環. 它在光電工業的應用範圍,如高功率 光碟, 雷射印表機,條碼讀取機等, 是甚具潛力的光源, 並預期將取代目 前廣泛運用於光測量系統中的氦氖雷射.由於InGaP/InGaAlP是與GaAs基板 晶格匹配的三五族材料中具最大直接能隙者,是目前深受矚目的材料系列. 本論文主要目的是探討及研製AlInGaP/InGaP可見光半導體雷射.在理論方 面,以單一振子模型計算InGaP,InGaAlP材料之折射率,再利用三層片狀波 導結構, 導出多層量子井結構之光束困因數. 其次求出量子井結構之增益 係數. 由於樣本為雙軸壓縮應變結構, 故計算上只考慮導帶最低能階及價 帶最高能階間之躍遷. 並以拋物線能帶近似來簡化計算. 由計算結果顯示 應變式結構能大幅提升增益係數. 最後求得臨限電流密度. 與非應變式結 構比較, 其臨限電流大為降低. 原因為應變式結構電洞有效質量較小, 態 位密度減少, 故透明電流密度小, 增益係數增大之緣故.在實驗方面以氣 體源分子束磊晶成長技術在n+砷化鎵基板上成長三種不同結構, 分別為非 應變式及應變式量子井及雙異質接面結構.在元件製造上, 以p-n GaAs反 偏接面來阻遏電流, 使大部分電流經由條狀蝕刻區流向負極, 形成所謂的 增益波導(gain-guided) 雷射. 從 P-L 圖的發光強度來看, 應變式結構 強度較大, 與理論的預測相符合,半高寬約20nm, 顯示樣本品質良好. 元 件的頻譜測量半高寬為60埃.輸入電流接近70mA時, 由於熱效應(heating effect), 輸出功率趨近飽和.
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