外延偏差对量子级联激光器能带性能的影响

来源：激光与红外杂志2025年第11期北京时间：

作者：杜舒豪

单位：1.北京信息科技大学,光电材料与器件实验室,北京 100192；2.中国电子科技集团公司第十一研究所,北京 100015；

摘要：量子级联激光器的核心区由纳米级厚度的InxGa1-xAs/InyAl1-yAs复杂啁啾超晶格结构组成,对薄膜厚度和材料组分具有极高的精确性要求。本论文定量分析了发射波长～46μm的四阱双声子结构量子级联激光器核心区材料组分及厚度对发射波长和增益性能的影响。模拟结果显示,当Ga通量偏差为±2时,器件发射波长和性能几乎无变化；而In/Al通量仅偏移1,波长偏移超过2,品质因子衰减28 ps·2。此外,研究发现整体厚度减小5时,核心区品质因子提升8；势阱层厚度减小5时,品质因子提升52。有源区厚度增加10时波长增加340nm,品质因子下降33；注入区厚度增加10则导致核心区品质因子下降75。注入势垒和出口势垒的调整会导致核心区品质因子恶化,且出口势垒厚度增加对品质因子的影响更为严重。根据模拟结果总结了发射波长的控制手段及提高核心区性能的方法,对激光器波长控制及理论性能提升具有重要的指导意义。

关键词：量子级联激光器;子带跃迁;模拟;Ⅲ-Ⅴ族材料

基金资助：北京市教育委员会科技计划项目(No.KM202211232015)资助。