基于AlGaN-GaN半導體材料量子級聯(lián)激光器的理論研究.pdf

1、目前量子級聯(lián)激光器的激射波長范圍已經(jīng)由中紅外擴展到了太赫茲領(lǐng)域，且量子級聯(lián)激光器是理想的太赫茲振蕩源，其在很多領(lǐng)域有著重要的應用前景，所以對量子級聯(lián)激光器的研究具有重要的社會和經(jīng)濟價值。本學位論文主要研究了AlGaN/GaN量子級聯(lián)激光器的有源區(qū)設計，通過求解導帶子能級的一維薛定諤方程，得到導帶電子子能級和波函數(shù)的分布，研究了Al組分、外加電場、阱壘層厚度、生產(chǎn)誤差對激光器性能的影響，論文的研究成果對提高激光器的性能具有一定的理論參考價

2、值。
　　1.通過 Matlab軟件利用傳遞矩陣法求解導帶電子子能級所滿足的一維有效質(zhì)量薛定諤方程，得到導帶電子子能級和波函數(shù)的分布。同時分析了AlGaN與GaN材料所特有的極化效應，該效應導致阱層與壘層的極化場（內(nèi)建場）方向相反。
　　2.三能級與四能級系統(tǒng)的 AlGaN/GaN量子級聯(lián)激光器都是利用縱向光學（LO）聲子散射實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過隧穿實現(xiàn)“級聯(lián)”的，這就需要電子在躍遷過程中滿足近共振條件，進而實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)產(chǎn)

3、生受激輻射。
　　3.分析了在阱壘結(jié)構(gòu)與Al組分確定時，外加電場對激光器性能的影響，發(fā)現(xiàn)在滿足近共振條件的情況下，外加電場取恰當值時可以得到最大的偶極躍遷元，即得到最佳的外加電場；同樣在阱壘結(jié)構(gòu)與外加電場確定時，Al組分對激光器性能的影響，即確定最佳的 Al組分,以滿足近共振條件實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。Al組分過小不能滿足近共振條件，Al組分過大又會影響材料的生長誤差，降低躍遷幾率；改變有源區(qū)的阱壘結(jié)構(gòu)時，就需要適當調(diào)整Al組分、外加電場