基于循環退火的Si誘導量子阱混雜研究（特邀）

王予曉，朱凌妮，仲莉，3，祁瓊，李偉，劉素平，馬驍宇，3

（1 中國科學院半導體研究所光電子器件國家工程中心，北京100083）

（2 中國科學院大學電子電氣與通信工程學院，北京100049）

（3 中國科學院大學材料科學與光電技術學院，北京100049）

0 引言

半導體激光器自1962年發明以來便發展迅速，高功率和高可靠性一直是其追求的目標。但由于體積限制，半導體激光器的出光面積較小，輸出功率過高時會引起腔面光學災變損傷，引發器件失效［1-2］。非吸收窗口（Non-absorbing Window，NAW）技術常用于抑制腔面光學災變損傷（Catastrophic Optical Mirror Degradation，COMD），實現方法有二次外延生長和量子阱混雜（Quantum Well Intermixing，QWI）等［3］。其中二次外延生長是腐蝕腔面外延層后再生長一層寬帶隙材料，這種方法工藝復雜，難以保證二次生長后的晶體質量［4］。量子阱混雜是采用介質膜生長［5-7］或離子注入［8］等方式，通過高溫退火向外延層內部引入缺陷，誘導量子阱和量子壘發生元素互擴散，使帶隙寬度變大、波長藍移，從而減少對發光區激射光的吸收，防止腔面因熱吸收導致的升溫而遭到破壞。

20世紀80年代，人們發現Si 擴散可有效誘導Ⅲ-Ⅴ族量子阱結構的量子阱和量子壘元素互擴散或超晶格結構的層間擴散，因而Si 雜質誘導量子阱混雜（Impurities Induced Disordering，IID）被廣泛應用和研究。1985年，KALISK R W 等發現生長一層Si 介質膜并在750 ℃下退火144 h 后，可以誘導AlGaAs/GaAs 超晶格結構發生元素互擴散，激射波長藍移約85 nm［9］。1998年，LEE J K 等使用Si 離子注入方式進行980 nm 半導體激光器非吸收窗口制備，經過900 ℃、10 min 快速熱退火后，器件的腔面光學災變損傷閾值比傳統器件高1.65 倍［10］。……