垂直共振腔面射型雷射與PIN光檢器之研製

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：56

、訪客IP：3.145.47.253

姓名

黃武駿(Wu-Chun Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

垂直共振腔面射型雷射與PIN光檢器之研製
(Design and Fabrication of AlGaAs/GaAs Oxidized Vertical Cavity Surface Emitting Laser and PIN Photodetector)

相關論文

★ 電子式基因序列偵測晶片之原型	★ 增強型與空乏型砷化鋁鎵/砷化銦鎵假晶格高電子遷移率電晶體: 元件特性、模型與電路應用
★ 使用覆晶技術之微波與毫米波積體電路	★ 注入增強型與電場終止型之絕緣閘雙極性電晶體佈局設計與分析
★ 以標準CMOS製程實現之850 nm矽光檢測器	★ 600 V新型溝渠式載子儲存絕緣閘雙極性電晶體之設計
★ 具有低摻雜Ｐ型緩衝層與穿透型Ｐ＋射源結構之600V穿透式絕緣閘雙極性電晶體	★ 雙閘極金氧半場效電晶體與電路應用
★ 空乏型功率金屬氧化物半導體場效電晶體設計、模擬與特性分析	★ 高頻氮化鋁鎵/氮化鎵高速電子遷移率電晶體佈局設計及特性分析
★ 氮化鎵電晶體 SPICE 模型建立與反向導通特性分析	★ 加強型氮化鎵電晶體之閘極電流與電容研究和長時間測量分析
★ 新型加強型氮化鎵高電子遷移率電晶體之電性探討	★ 氮化鎵蕭特基二極體與高電子遷移率電晶體之設計與製作
★ 整合蕭特基p型氮化鎵閘極二極體與加強型p型氮化鎵閘極高電子遷移率電晶體之新型電晶體	★ 垂直型氧化鎵蕭特基二極體於氧化鎵基板之製作與特性分析

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

在本論文中我們將垂直共振腔面射型雷射與PIN光檢器做了一些基礎的研究，並且在我們的實驗室完成了垂直共振腔面射型雷射與PIN光檢器元件的製作與量測。
在垂直共振腔面射型雷射方面，主要研究發光波長為850 nm，材料為AlGaAs/GaAs的垂直共振腔面射型雷射，我們從最基礎的理論探討開始，其中包含了同調光在多層結構的特性，計算AlxGa1-xAs的反射係數頻譜，針對布拉格反射鏡作原理的探討，並以我們的模擬方法計算出布拉格反射鏡的反射頻譜，另外還包括如何降低布拉格反射鏡電阻，以及對主動區的一些基礎研究。
在PIN光二極體部分，所研究的材料也是AlGaAs/GaAs，吸收波長在850 nm的光檢器，磊晶結構設計為鋅擴散光二極體，但由於設備上的不足，改以離子佈值取代鋅擴散，並成功製作出元件，在本論文中包含了PIN光二極體的原理、製程及量測的探討。
而對於所製作出來的元件，我們以自己架設的基本光學量測系統，量測到不少元件的電與光的特性，並對量測到的結果作了基本的分析研究，並在最後作一個結論。

摘要(英)

A Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) and PIN photodetector has been designed and fabricated for operation at a wavelength of 830 ~ 850nm. The VCSEL device design incorporates Bragg mirrors with numbers of periods. The present structure employs III-V semiconductor alloys with GaAs as the active layer and AlGaAs/GaAs multi-layer stack as the Distributed Bragg Reflector (DBR). The material parameters of the alloys including index of refraction and bandgap energy are calculated over the entire composition range. The difference in the indices of refraction between AlGaAs and GaAs alternating layers is calculated. The PIN photodiode is Zn-diffusion planar structure. We used Zn ion implant to instead Zn-diffusion to form the P-type region. The MOCVD technique is employed for the epitaxial both VCSEL and PIN structure growth. The selective oxidation of AlGaAs layer is used to form the current confinement aperture. The VCSEL and PIN photodiode performance has been measured and discussed.

關鍵字(中)

★ 垂直共振腔面射型雷射
★ 光檢器

關鍵字(英)

★ VCSEL
★ PIN photodiode

論文目次

第一章導論
1.1 光纖通訊簡介………………………….………………..1
1.2 垂直共振腔面射型雷射簡介………………….……….2
1.3 PIN光檢器簡介……………………………….………..4
第二章垂直共振腔面射型雷射與PIN光檢器的理論基礎
2.1 前言………………………………………..……….……..6
2.2 轉移矩陣方程式…………………………………..……...6
2.3 AlxGa1-xAs的反射與吸收頻譜…….………………..…….8
2.4 VCSEL磊晶結構與DBR的模擬………………………..12
2.4.1布拉格反射鏡……………………………………..15
2.4.2 DBR電阻…………………………………………19
2.5活性層……………………………….……………………20
2.6 PIN光檢器基本原理…………………………………….24
2.6.1 PIN磊晶結構……………………………………..27
2.6.2 離子佈植…………………………………………28
第三章選擇性氧化垂直共振腔面射型雷射與PIN光二極體製程
3.1前言…………………………………………….…………30
3.2Ⅲ-Ⅴ半導體自然氧化物…………………………………30
3.2.1氧化方法及設備…………………………………..…31
3.2.2濕氧化實驗……………………………….………….32
3.2.3 SEM圖片分析………………………………………33
3.3 垂直共振腔面射型雷射製程……………………...……35
3.4 PIN光檢器元件製程……………………………….……42
第四章氧化垂直共振腔面射型雷射特性量測與分析
4.1前言………………………….………….…….…………..48
4.2量測系統簡介……………….………………….…….…..48
4.3氧化型垂直共振腔面射型雷射量測特性…….…………52
4.3.1室溫量測………………………………….………….52
4.3.2能量轉換效益…………………………….………….54
4.3.3變溫量測………………………………….………….55
4.4熱電阻………………………………………….…………59
第五章 PIN光檢器量測特性討論
5.1 前言………………………….…………………………..64
5.2 量測系統簡介………………………………….………..64
5.3 PIN光檢器量測特性……………………….……………66
5.3.1直流量測……………………………………………..67
5.3.2 暗電流量測……………….………………………...68
5.3.3 PIN光檢器照光特性量測…………………………..68
第六章結論………….………………………………………………71
參考文獻………………………………………………………………..74

參考文獻

[1] P.Yeh, Optical wave in layered media, John Wiley & Sons, 1988.
[2] Sze, Semicinductor Devices Physics and Technology, John Wiley & Sons, 1997.
[3] M.Afromowitz,“Refractive index of GaAlAs.” Solid State Comm. Vol. 15,pp.5963, 1974.
[4] K. D. Choquette, H.Q. Hou,“Vertical Cavity Surface Emitting Laser: Moving from Resarch to Manufacturing.”Procedding of IEEE, Vol.85, NO. 11, November 1997.
[5] C.W. Wilmsen, H.K. Temkin, L.A. Coldren, Vertical Cavity Surface Emitting Lasers, Cambridge University Press, 1999.
[6] D.G. Deppe, D.L. Diana, L. Huffaker, T. Oh, H. Deng, Q. Deng, ‘‘Low-Threshold Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers Based on Oxided-Confinement and High Contrast Distributed Bragg Reflector.” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, VOL. 3, June 1997.
[7] K. D. Choquette, H.Q. Hou, K.M. Geib,‘‘The Technology and Application of Selective Oxidation of AlGaAs.” Semiconducting and Insulating Materials, 1998. (SIMC-X) Proceedings of the 10th Conference on, 1998.
[8] MacDougal, M.; Hanmin Zhao; Uppal, K.; Dapkus, P.D.; Ziari, M.; Steier, W.H. ‘‘Wide-bandwidth distributed Bragg reflectors using oxide/GaAs multilayers” Electronics Letters, Vol 30 Issue: 14, 7 July 1994.
[9] MacDougal, M.H.; Dapkus, P.D.; Bond, A.E.; Chao-Kun Lin; Geske, J. ‘‘Design and Fabrication of VCSEL’s with AlxOy-GaAs DBR’s” Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal on, Vol 3 pp.905-915 1997.
[10] W.W. Chow, K.D. Choquette, M.H. Crawford, K.L. Lear, G.R. Hadlet, ‘‘Design, Fabrication, and Performance of Infrared and Visible Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers,” IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol 33, NO. 10, pp. 1810-1819 1997.
[11] D.E. Aspnes, S.M. Kelso, R.A. Logan, R. Bhat,“Optical Properties of AlxGa1-xAs.”J. Appl. Phys. 60(2), 754-767,1986.
[12] K.D. Choquette, K.M. Geib, Carol I.H. Ashby, R.D. Twesten, O. Blum, H.Q. Hou, D.M. Follstaedt,‘‘Advance in Selective Wet Oxidation of AlGaAs Alloys,” Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal on, Vol 3 NO. 3 pp. 916-926 1997.
[13] B. Weigl, M. Grabherr, C. Jung, R. Jager, G. Reiner, R. Michalzik, ‘‘High-Performance Oxide-Confined GaAs VCSEL’s,” Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal on, Vol 3 NO. 2 pp. 409-415 1997.
[14] P. Zhou, J. Cheng, C.F. Schaus, S.Z. Sun, K. Zheng, E. Armour, C. Hains, ‘‘Low Series Resistance High-Efficiency GaAs/AlGaAs Vertical-Cavity Surface Emitting Lasers with Continuously Graded Mirrors Grown By MOCVD,”IEEE Photonics Technology Letters, Vol 3. NO. 7 pp.591-593 1991.
[15] Kajita, M.; Kawakami, T.; Nido, M.; Kimura, A.; Yoshikawa, T.; Kurihara, K.; Sugimoto, Y.; Kasahara, K. ‘‘Temperature Characteristics of a Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser with a Broad-Gain Bandwidth” Selected Topics in Quantum Electronics, IEEE Journal on, Vol 1 Issue: 2, pp654-660 June 1995
[16] Choquette, K.D.; Schneider, R.P., Jr.; Lear, K.L.; Geib, K.M. ‘‘Low Threshold Voltage Vertical-Cavity Surface Emitting Laser fabricated by Selective oxidation” Electronics Letters, Vol 30 Issue: 24, 24 pp. 2043 –2044 Nov. 1994
[17] MacDougal, M.H.; Geske, J.; Chao-Kun Lin; Bond, A.E.; Dapkus, P.D. ‘‘Thermal Impedance of VCSEL’s with AlOx-GaAs DBR’s” IEEE Photonics Technology Letters, Vol 10 Issue: 1, pp.15 -17 Jan. 1998
[18] Jau-Ji Jou; Cheng-Kuang Liu; Chien-Mei Hsiao; Huang-Hsiang Lin; Hsiu-Chih Lee ‘‘Time-Delay Circuit Model of High-Speed p-i-n Photodiodes” IEEE Photonics Technology Letters, Vol 14 Issue: 4, pp. 525 –527 April 2002
[19] Chandrasekhar, S.; Garrett, L.D.; Lunardi, L.M.; Dentai, A.G.; Burrus, C.A.; Burrows, E.C. ‘‘Investigation of Crosstalk Performance of Eight-Channel p-i-n/HBT OEIC Photoreceiver Array Modules” IEEE Photonics Technology Letters, Vol 8 Issue: 5, pp. 682 -684 May 1996
[20] 梁虔碩，‘‘AlGaAs/GaAs PIN/HBT光檢器/轉阻放大器之積體化光接收器” 碩士論文，國立中央大學，民國九十年。

指導教授

辛裕明(Yue-Ming Hsin)

審核日期

2002-7-2

推文