Effect of composition optimization of AlGaAs electron blocking layers on the temperature characteristics of 980 nm semiconductor lasers
Abstract
针对980 nm边发射半导体激光器在高温下因电子热逃逸导致的性能退化问题，本文通过能带工程，在P面波导层与势垒层之间设计了不同组分的AlGaAs电子阻挡层（EBL）。利用PICS 3D软件，系统性仿真对比了无EBL、Al0.3GaAs EBL及Al0.4GaAs EBL三种结构在300-360 K温区内的光电特性。研究结果表明，EBL能显著抑制电子泄漏，其中Al0.4GaAs EBL在360 K下将P型包层电子浓度降低了97.14%。然而，该结构过高的Al组分会引入大量的空穴注入势垒，导致有源区载流子严重失衡，量子阱内电子浓度反常升高至2.3×1018 cm-3，进而引发强烈的俄歇复合，劣化了激光器高温下的阈值特性与输出功率。相比之下，Al0.3GaAs EBL在电子限制与空穴注入之间取得了最佳平衡，其在全温域内表现出最优的综合性能：在保证94.7%的电子抑制效果的同时，具有280.9 K的最高特征温度T0，并且相比于其他两种结构，光功率的仿真值也是最高，为3.693 W。研究发现，EBL设计的核心在于寻求载流子限制与注入效率的全局最优，而非单一追求极高的势垒，该结论为研制高温度稳定性的980 nm泵浦激光器提供了关键的设计依据。
Fields of Study & Subjects
Semiconductor Lasers and Optical Devices
Semiconductor Quantum Structures and Devices
Photonic and Optical Devices
Publication details
- Journal / source
- Acta Physica Sinica
- Volume
- 75
- Issue
- 10
- Publication date
- 1 January 2026
- Language
- ZH