国立彰化师范大学物理研究所硕士论文
指导教授:郭艳光教授
砷化物850 nm面射型半导体雷射与
掺氮磷化镓光学特性的研究
Optical Properties of the III-As 850 nm Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers and N-doped GaP
研究生:张郁妮撰
中华民国九十一年六月 授权书
(博硕士论文)
本授权书所授权之论文为本人在 彰化师范 大学 物理 研究所 91 学年度第 2 学期取得 硕 士学位之论文.
论文名称:砷化物850 nm 面射型半导体雷射与掺氮磷化镓光学特性的研究
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指导教授姓名: 郭艳光
研究生签名: 学号:8922201
(亲笔正楷) (务必填写)
日期:民国91年6月30日

本授权书请以黑笔撰写并影印装订於书名页之次页.
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本授权书已於民国85年4月10日送请内政部著作权委员会(现为经济部智慧财产局)修正定稿.
本案依据教育部国家图书馆85.4.19台(85)图编字第712号函辨理.
志 谢
首先我要感谢郭艳光老师两年来的用心指导,让我在半导体的领域上有很大的收获,而且在老师的耐心教诲下,我改掉了不少大而化之的习性,变得比较有女人味儿了!
再来要感谢爸爸,妈妈,哥哥的支持与鼓励,让我在遇到挫折时能不灰心,继续走下去,也谢谢他们生给我一个乐观的天性,让我用微笑来面对每一个充满挑战的关卡.
谢谢旭晴,带著我一起熟悉程式,让我克服对程式的恐惧感,也让我在遇到问题时能有人互相讨论,谢谢他从大四到研一这两年的陪伴,让我接触到许多不同风格的音乐还学会开车,还鼓励我去考博士班,我们一起为考试努力的的夜晚是辛苦而甜蜜的,那段甘苦与共的美好时光,将会是我永远珍藏的回忆.
谢谢阿Q和阿呆给我精神上的支持,陪我睡觉,跟我撒骄,帮我看家,在教室外等我下课,陪我做实验,守护我夜晚的平安,虽然阿Q已不在了,但是你永远都是我的宝贝喔!
谢谢实验室所有的同学,学弟,尤其是和我同一挂的志康,谢谢添全学长,晃明学长,国凯学长,阿咨学姊,帅哥胖胖亨,家荣,咏慈,最可爱的学弟子伟还有还有老伙子阿鸿,伟勋,阿俊,因为你们让我的生活充满乐趣,也让我在无聊时有人可以消遣.
中文摘要
本论文有两个主要的研究主题,第一个研究主题是砷化物面射型半导体雷射,我们要比较不同活性层对雷射效率的影响,同时也对多层膜反射镜做详细的探讨;第二个主题是掺氮磷化镓的光学特性研究,目的在於了解掺氮磷化镓的发光频谱随温度与光源激发功率的变化情形.本论文共有五章,第一章是在讨论砷化铝镓与砷磷化铟镓系统的材料特性,其中包含:晶格常数,能带间隙,光学特性与电性等,以及不同结构的砷化物红光发光二极体与其他材料所做的发光二极体发光效率之比较.另外,我们也讨论应力对物质特性与元件操作效率的影响,并且讨论块材,量子井,超晶格结构的临界厚度对应力的关系.
第二章主要在介绍多层膜反射镜与面射型半导体雷射的工作原理及特性,在此章节中我们用传统的叠加法与矩阵法来分析多层膜反射镜,并且进一步用矩阵光学的原理配合Mathcad软体来模拟阶梯式与渐变式多层膜反射镜的反射特性以及反射频谱对光入射角度的变化,最后再讨论正面发光与背面发光的面射型雷射之优缺点.
在第三章中我们比较GaAs/AlGaAs,InGaAs/AlGaAs,InGaAsP/InGaP等三种单一量子井在波长850 nm的自发辐射速率大小,再用效率最好与最差的量子井来做面射型半导体雷射的活性层,进一步分析不同活性层对元件操作特性的影响,其中包含:载子浓度对空间的分布,受激辐射速率的大小,电流对输出功率与主次要模式压制比例的关系,最后还有元件特性温度的比较.另外,我们也对面射型半导体雷射晶片进行变温及变功率的光激萤光法量测与穿透率量测,再由穿透频谱推算出反射频谱,并且把实验所得到的结果与理论模拟的结果互相比对,以确保实验与模拟的正确性.

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