量子阱和超晶格

量子阱和超晶格2015年11月28日目前一頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)半導(dǎo)體超晶格和量子阱§1引言§2超晶格和量子阱的一般描述

§3超晶格量子阱中的新現(xiàn)象

§4超晶格量子阱的光學(xué)性質(zhì)§6超晶格和量子阱器件參考書(shū):“半導(dǎo)體超晶格物理學(xué)”夏建白等，上?？茖W(xué)出版社，1994“半導(dǎo)體超晶格-材料與物理”黃和鸞等,遼寧大學(xué)出版社，1991“半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)物理”虞麗生，科學(xué)出版社，2006目前二頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)§1引言

1970年IBM公司江崎(Esaki),朱兆祥(Tsu)：“SuperlatticeandNegativeDeferentialConductivityinSemiconductors”

，

周期性地外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體超晶格：微帶結(jié)構(gòu)，布里淵區(qū)大大縮小，負(fù)微分電導(dǎo)。

1971年第一個(gè)GaAs/AlxGa1-xAs人工周期結(jié)材料:“L.Esaki,L.L.Chang.R.Tsu,12thLowTemp.Phys.Kyoto,JapanP.551”

1972年觀察到負(fù)微分電導(dǎo)，輸運(yùn)的振蕩現(xiàn)象，微帶結(jié)構(gòu)。

隨后，新穎的物理現(xiàn)象被揭示，新理論被提出，與之相應(yīng)的高性能的新型器件被研究和開(kāi)發(fā)。目前三頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)直條影區(qū)指具有相近晶格常數(shù)但不同能隙寬度的材料在區(qū)內(nèi)材料原則上都可組成異質(zhì)結(jié)超晶格圖中的連線是指這些材料都可形成特定的合金低溫下具有金剛石、閃鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體與晶格常數(shù)的關(guān)系(4.2K)目前四頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)超晶格:Esaki和Tsu（江崎和朱兆祥）在1969年提出了超晶格概念，設(shè)想將兩種不同組分或不同摻雜的半導(dǎo)體超薄層A和B交替疊合生長(zhǎng)在襯底上，使在外延生長(zhǎng)方向形成附加的晶格周期性。當(dāng)取垂直襯底表面方向(垂直方向)為Z軸，超晶格中的電子沿z方向運(yùn)動(dòng)將受到超晶格附加的周期勢(shì)場(chǎng)的影響，而其xy平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不受影響。導(dǎo)帶中電子的能量可表示為:E=E(kz)+?2/2m(kx2+ky2)在xy平面內(nèi)電子的動(dòng)能是連續(xù)的，z方向附加周期勢(shì)場(chǎng)使電子的能量分裂為一系列子能帶。不連續(xù)點(diǎn)的kz值滿足:kz=±n/D，D為超晶格周期。AB§2超晶格和量子阱的一般描述目前五頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)超晶格多量子阱能帶結(jié)構(gòu)示意圖多量子阱能帶圖E2E1超晶格能帶圖EcAEvAEcBEvBEgBEgA?Ec?EvE2E1多量子阱和超晶格的本質(zhì)差別在于勢(shì)壘的寬度：當(dāng)勢(shì)壘很寬時(shí)電子不能從一個(gè)量子阱隧穿到相鄰的量子阱，即量子阱之間沒(méi)有相互耦合，此為多量子阱的情況；當(dāng)勢(shì)壘足夠薄使得電子能從一個(gè)量子阱隧穿到相鄰的量子阱，即量子阱相互耦合，此為超晶格的情況。目前六頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)超晶格分類(lèi)（1）組分調(diào)制超晶格（2）摻雜調(diào)制超晶格（3）應(yīng)變超晶格（4）多維超晶格（5）非晶態(tài)半導(dǎo)體的超晶格（6）半磁超晶格（7）漸變能隙超晶格(鋸齒狀)超晶格能帶結(jié)構(gòu)來(lái)源于兩種材料禁帶的變化，存在內(nèi)界面。目前七頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（1）組分調(diào)制超晶格

在超晶格結(jié)構(gòu)中，如果超晶格的重復(fù)單元是由不同半導(dǎo)體材料的薄膜堆垛而成，則稱(chēng)為組分超晶格。在組分超晶格中，由于構(gòu)成超晶格的材料具有不同的禁帶寬度，在異質(zhì)界面處將發(fā)生能帶的不連續(xù)。目前八頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

按異質(zhì)結(jié)中兩種材料導(dǎo)帶和價(jià)帶的對(duì)準(zhǔn)情況，江崎把異質(zhì)結(jié)分為三類(lèi)：Ⅰ型異質(zhì)結(jié):窄帶材料的禁帶完全落在寬帶材料的禁帶中，ΔEc和ΔEv的符號(hào)相反。不論對(duì)電子還是空穴，窄帶材料都是勢(shì)阱，寬帶材料都是勢(shì)壘，即電子和空穴被約束在同一材料中。載流子復(fù)合發(fā)生在窄帶材料一側(cè)。GaAlAs/GaAs和InGaAsP/InP都屬于這一種。目前九頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)Ⅱ型異質(zhì)結(jié)（ΔEc和ΔEv的符號(hào)相同），分兩種：*ⅡA類(lèi)超晶格：材料1的導(dǎo)帶和價(jià)帶都比材料2的低，禁帶是錯(cuò)開(kāi)的。材料1是電子的勢(shì)阱，材料2是空穴的勢(shì)阱。電子和空穴分別約束在兩材料中。超晶格具有間接帶隙的特點(diǎn)，躍遷幾率小，如GaAs/AlAs超晶格。目前十頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

ⅡB類(lèi)超晶格：禁帶錯(cuò)開(kāi)更大，窄帶材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂都位于寬帶材料的價(jià)帶中，有金屬化現(xiàn)象，如InAs/GaSb超晶格。目前十一頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

Ⅲ類(lèi)超晶格：其中一種材料具有零帶隙。組成超晶格后，由于它的電子有效質(zhì)量為負(fù)，將形成界面態(tài)。典型的例子是HgTe/CdTe超晶格。目前十二頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)目前十三頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（2）摻雜調(diào)制超晶格在同一種半導(dǎo)體中，用交替地改變摻雜類(lèi)型的方法做成的新型人造周期性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的材料。優(yōu)點(diǎn):(1)任何一種半導(dǎo)體材料只要很好控制摻雜類(lèi)型都可以做成超晶格。(2)多層結(jié)構(gòu)的完整性非常好，由于摻雜量一般較小，所以雜質(zhì)引起的晶格畸變也較小。因此，摻雜超晶格中沒(méi)有像組分超晶格那樣明顯的異質(zhì)界面。(3)摻雜超晶格的有效能隙可以具有從零到未調(diào)制的基體材料能量隙之間的任何值，取決于對(duì)各分層厚度和摻雜濃度的選擇。目前十四頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（2）摻雜調(diào)制超晶格利用電離雜質(zhì)中心產(chǎn)生的靜電勢(shì)在晶體中形成周期性變化的勢(shì)，例如n-i-n-i結(jié)構(gòu)超晶格。目前十五頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（3）應(yīng)變超晶格

初期研究超晶格材料時(shí)，除了A1xGa1-xAs／GaAs體系以外，對(duì)其他物質(zhì)形成的超晶格的研究工作不多。原因：晶格常數(shù)相差很大，會(huì)引起薄膜之間產(chǎn)生失配位錯(cuò)而得不到良好質(zhì)量的超晶格材料。解決方法：當(dāng)多層薄膜的厚度十分薄時(shí)，在晶體生長(zhǎng)時(shí)反而不容易產(chǎn)生位錯(cuò)。即，在彈性形變限度之內(nèi)的超薄膜中，晶格本身發(fā)生應(yīng)變而阻止缺陷的產(chǎn)生。因此，巧妙地利用這種性質(zhì)，可制備出晶格常數(shù)相差較大的兩種材料所形成的應(yīng)變超晶格。

SiGe／Si是典型應(yīng)變超晶格材料，隨著能帶結(jié)構(gòu)的變化，載流子的有效質(zhì)量可能變小，可提高載流子的遷移率，可做出比一般Si器件更高速工作的電子器件。目前十六頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（4）多維超晶格一維超晶格與體單晶比較具有許多不同的性質(zhì)，這些特點(diǎn)來(lái)源于它把電子和空穴限制在二維平面內(nèi)而產(chǎn)生量子力學(xué)效應(yīng)。進(jìn)一步發(fā)展這種思想，把載流子再限制在低維空間中，可能會(huì)出現(xiàn)更多的新的光電特性。用MBE法生長(zhǎng)多量子阱結(jié)構(gòu)或單量子阱結(jié)構(gòu)，通過(guò)光刻技術(shù)和化學(xué)腐蝕制成量子線、量子點(diǎn)。目前十七頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)3.1量子限制效應(yīng)(quantumconfinementeffect)3.2共振隧穿效應(yīng)3.3超晶格中的微帶3.4聲子限制效應(yīng)3.5二維電子氣§3超晶格量子阱中的新現(xiàn)象目前十八頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)3.1量子限制效應(yīng)(quantumconfinementeffect)

量子阱寬度小于電子運(yùn)動(dòng)的Bloch波長(zhǎng)，電子在垂直異質(zhì)結(jié)結(jié)面的方向（z方向）的運(yùn)動(dòng)約束到一系列分裂的能級(jí)。設(shè)勢(shì)能有效質(zhì)量方程分析（前提：勢(shì)能在空間緩變，即要求阱寬遠(yuǎn)大于晶體的晶格常數(shù)）（3-2）（3-1）目前十九頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)x，y平面中的運(yùn)動(dòng)是有效質(zhì)量為m*的自由電子運(yùn)動(dòng)，而z方向上的運(yùn)動(dòng)是在一維量子阱中的運(yùn)動(dòng)，通常具有量子化的束縛能。目前二十頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)3.2共振隧穿效應(yīng)當(dāng)外加電壓使量子阱中能級(jí)與外電極費(fèi)米能級(jí)或鄰近阱中的電子態(tài)一致時(shí),電子可穿過(guò)勢(shì)壘到鄰近阱中所對(duì)應(yīng)的能級(jí),隧穿幾率幾乎為1。而與相近鄰阱中的能級(jí)不一致時(shí)隧穿幾率為零。一維雙勢(shì)壘超晶格結(jié)構(gòu)的隧穿特性目前二十一頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的是隧穿電流與電極上外加電壓的關(guān)系。當(dāng)外加電壓變化到量子阱中的束縛態(tài)能級(jí)與發(fā)射極電子的費(fèi)米能級(jí)對(duì)齊時(shí)，電流達(dá)到極大，dI/dV=0。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的（dI/dV)-V曲線上發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)極值dI/dV=0，說(shuō)明量子阱中有兩個(gè)束縛能級(jí)。張立綱等首先在GaAs/AlxGa1-xAs雙勢(shì)壘結(jié)構(gòu)中觀察到共振隧穿現(xiàn)象。目前二十二頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)超晶格中的微帶形成3.3超晶格中的微帶(miniband)和態(tài)密度布洛赫振蕩萬(wàn)尼爾-斯塔克效應(yīng)

超晶格勢(shì)壘區(qū)較薄時(shí)，阱中量子化的孤立能級(jí)相互耦合而成微帶結(jié)構(gòu)。微帶有載流子公有化運(yùn)動(dòng)。超晶格布里淵區(qū)小，帶寬小，呈現(xiàn)一系列新現(xiàn)象:目前二十三頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)類(lèi)似于電子態(tài)，聲子態(tài)也有量子約束效應(yīng)。

聲學(xué)聲子，兩種材料的聲子譜相似，超晶格的聲學(xué)聲子是兩種體材料聲子譜的“折疊”。光學(xué)聲子，兩種材料的譜不同，光學(xué)振動(dòng)模約束在各自材料中，聲子譜分裂成系列離散的聲子頻率，無(wú)色散關(guān)系。3.4聲子限制效應(yīng)目前二十四頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

目前,二維電子氣主要以下面三個(gè)方式實(shí)現(xiàn)：（1）MOSFET（2）超晶格（3）液He表面MOSFET示意圖3.5二維電子氣目前二十五頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)MOSFET的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體反型層三角形勢(shì)阱在極低溫度下,界面勢(shì)阱使電子失去了沿z方向運(yùn)動(dòng)的自由度，被凍結(jié)在最低的量子化子能級(jí)E0上，電子波函數(shù)被局域在界面勢(shì)阱的范圍之內(nèi)。在這種情況下，電子只能沿界面作自由運(yùn)動(dòng)，故可視作二維電子氣。目前二十六頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)GaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)——

最接近理想的二維電子系統(tǒng)目前二十七頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

由于GaAs/AlGaAs是晶體匹配的材料體系。利用現(xiàn)代分子束外延生長(zhǎng)技術(shù)幾乎可以獲得原子級(jí)平整的界面，大大減少了界面缺陷和界面粗糙度對(duì)輸運(yùn)性質(zhì)的影響。超高真空下分子束外延生長(zhǎng)保證了GaAs、AlGaAs本征材料的純度可達(dá)到1013cm-3的水平。更為重要的是，施主雜質(zhì)在離界面一定距離以外的AlGaAs一側(cè)，而電子被轉(zhuǎn)移到窄能隙的GaAs側(cè)界面勢(shì)阱內(nèi)，遠(yuǎn)離產(chǎn)生它的電離施主，使它們感受到的庫(kù)侖散射作用大大減弱，極大地提高了二維電子氣在低溫下的遷移率。為什么說(shuō)GaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)是最接近理想的二維電子系統(tǒng)？目前二十八頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

這意味著GaAs/AlGaAs異質(zhì)結(jié)已將雜質(zhì)、缺陷等對(duì)二維電子系統(tǒng)的“干擾”降低到最低限度，這才使電子間的多體相互作用顯得更為重要起來(lái)。因此，從某種意義上說(shuō)，性質(zhì)優(yōu)異的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)為整數(shù)量子Hall效應(yīng)和分?jǐn)?shù)量子Hall效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)提供了必要條件。迄今為止,GaAs/AlGaAs調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)能獲得的電子遷移率已高達(dá)1×107cm2/V·s。目前二十九頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)目前三十頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)§4超晶格量子阱的光學(xué)性質(zhì)4.1吸收光譜實(shí)驗(yàn)4.2激子光譜4.3激子的飽和吸收4.4室溫?zé)晒馓匦猿Ц窆鈱W(xué)性質(zhì)的研究除了傳統(tǒng)上的意義之外，超晶格的光吸收譜，熒光發(fā)射譜、激發(fā)譜、光反射譜、拉曼光譜等是研究超晶格電子結(jié)構(gòu)的主要手段，特別是光譜研究所揭示的超晶格量子阱新穎的光學(xué)性質(zhì)，為新器件原理提供了有效的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。目前三十一頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)4.1吸收光譜實(shí)驗(yàn)

阱寬l=400nm，量子效應(yīng)消失，對(duì)應(yīng)于GaAs的本征吸收光譜；阱寬l=21nm和14nm，量子效應(yīng)顯示出來(lái)，這些峰為電子從價(jià)帶束縛態(tài)躍遷到導(dǎo)帶束縛態(tài)所對(duì)應(yīng)的吸收。Dingle等研究了上述量子阱中電子從價(jià)帶束縛態(tài)躍遷到導(dǎo)帶束縛態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的光吸收實(shí)驗(yàn)。目前三十二頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

重、輕空穴激子GaAs/Al0.2Ga0.8As量子阱中不同阱寬下激子吸收光譜。l表示GaAs阱寬，T=2K。隨阱寬的減少呈現(xiàn)臺(tái)階形的吸收譜，阱寬為400nm時(shí)階消失。目前三十三頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)4.2激子光譜

和體材料相比，量子阱的激子光譜有明顯不同的特征：（1）在低溫下量子阱的光譜中自由激子的吸收和熒光占主導(dǎo)地位。（2）按照簡(jiǎn)單的理論分析，輕重空穴各自形成獨(dú)立的子帶。（3）激子的束縛能和玻爾半徑將受阱寬Lz、電子和空穴勢(shì)阱的深度（?Ec和?Ev）的影響。（4）室溫下在量子阱吸收光譜中也能看到很強(qiáng)的激子吸收峰。目前三十四頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)4.3激子的飽和吸收當(dāng)光強(qiáng)比較小的時(shí)候，一般物體的光吸收系數(shù)和光強(qiáng)無(wú)關(guān)，稱(chēng)之為線性光學(xué)吸收。當(dāng)光強(qiáng)較大的時(shí)候，吸收系數(shù)可能隨著光強(qiáng)的增加而減小，出現(xiàn)了光吸收的飽和現(xiàn)象，稱(chēng)之為非線性吸收。GaAs/AlGaAs多量子阱中的激子飽和吸收目前三十五頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)4.4室溫?zé)晒馓匦杂捎诹孔酉抻蜃饔茫弘娮?空穴的復(fù)合發(fā)光效率顯著提高電子-空穴易形成激子發(fā)光藍(lán)移應(yīng)用：利用MQW結(jié)構(gòu)，可制備波長(zhǎng)可調(diào)（尤其是藍(lán)光或紫外波長(zhǎng)）和高效發(fā)光的LED和LD目前三十六頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)GaAs/Ga0.67Al0.33As多量子阱室溫下的PL光譜GaN多量子阱藍(lán)色發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖e-lhe-hh目前三十七頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)§5超晶格和量子阱器件5.1量子阱激光器5.2光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)器件5.3量子阱超晶格光電接收器目前三十八頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)5.1量子阱激光器具有量子阱結(jié)構(gòu)的量子阱半導(dǎo)體激光器與雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器(DH)相比，具有閾值電流密度低、量子效應(yīng)好、溫度特性好、輸出功率大、動(dòng)態(tài)特性好、壽命長(zhǎng)、激射波長(zhǎng)可以更短等等優(yōu)點(diǎn)。目前，量子阱已成為人們公認(rèn)的半導(dǎo)體激光器發(fā)展的根本動(dòng)力。5.1.1量子阱激光器發(fā)展歷程5.1.2直腔面發(fā)射LD5.1.3新型的量子阱激光器5.1.4主要應(yīng)用與研究進(jìn)展目前三十九頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)5.1.1量子阱激光器發(fā)展歷程1976年，人們用GaInAsP/InP實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器。對(duì)于激光腔結(jié)構(gòu)，Kogelnik和Shank提出了分布反饋結(jié)構(gòu)，它能以單片形式形成諧振腔。Nakamura用實(shí)驗(yàn)證明了用光泵浦的GaAs材料形成的分布反饋激光器(DBR)。Suematsu提出了用于光通信的動(dòng)態(tài)單模激光概念，并用整體激光器驗(yàn)證了這種想法。1977年，人們提出了所謂的面發(fā)射激光器，并于1979年做出了第一個(gè)器件。目前，垂直腔面發(fā)射激光器(VECSEL)已用于千兆位以太網(wǎng)的高速網(wǎng)絡(luò)。自從Nakamura實(shí)現(xiàn)了GaInN/GaN藍(lán)光激光器，可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器在光盤(pán)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。1994年，一種具有全新機(jī)理的波長(zhǎng)可變、可調(diào)諧的量子級(jí)聯(lián)激光器研制成功，且最近，在此又基礎(chǔ)上提出了微帶超晶格紅外激光器。目前四十頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)5.1.2直腔面發(fā)射LD（VECSEL-verticalcavitysurfaceemittinglaser）：量子阱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)以后才成為可能。根據(jù)光輸出方向與結(jié)平面的關(guān)系，LD可分為：（1）邊發(fā)射LD（EdgeEmittingLD）：光平行與異質(zhì)結(jié)界面輸出。普通LD都屬于這一類(lèi)型。（2）垂直腔面發(fā)射LD（VECSEL-verticalcavitysurfaceemittinglaser）:光垂直于結(jié)平面的方向輸出。VECSEL由東京工業(yè)大學(xué)Iga教授提出，但只有在量子阱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)以后才成為可能。目前四十一頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（1）邊發(fā)射LD光反饋由材料解理面形成的反射鏡提供，光在有源層長(zhǎng)度方向得到放大，平行與異質(zhì)結(jié)界面輸出。端面發(fā)射的常規(guī)半導(dǎo)體激光器目前四十二頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（2）垂直腔面發(fā)射LD（VECSEL）目前四十三頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)

由于VECSEL的特殊結(jié)構(gòu)，使得它與邊發(fā)射激光器相比有很多優(yōu)點(diǎn)：

諧振腔是通過(guò)單片生長(zhǎng)多層介質(zhì)膜形成從而避免了邊發(fā)射激光器解理腔由于解理本身的機(jī)械損傷、表面氧化和玷污等引起激光器性能退化。因?yàn)橹C振腔是由多層介質(zhì)膜組成，可望有高的光損傷閾值；可以做成二維面陣，能夠大規(guī)模集成，適宜于信息處理；因?yàn)閂ECSEL的腔長(zhǎng)很短，所以縱膜間距很大，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)單縱模工作；可以實(shí)現(xiàn)極底閾值電流工作。目前四十四頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)5.1.3

新型的量子阱激光器（1）低維超晶格——量子線、量子點(diǎn)激光器：量子阱結(jié)構(gòu)中，電子只受到一維的限制，在結(jié)平面內(nèi)仍維持二維的自由運(yùn)動(dòng)。如果對(duì)電子進(jìn)行二維或三維的限制，就得到一維量子線和零維量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。（2）量子級(jí)聯(lián)激光器（QuantumCascadeLaser）：由數(shù)組量子阱結(jié)構(gòu)串聯(lián)在一起構(gòu)成的新型量子阱激光器。

（3）微帶超晶格紅外激光器：摻雜的超晶格有源區(qū)和摻雜的載流子注入?yún)^(qū)交替構(gòu)成級(jí)聯(lián)，在超晶格的第一激發(fā)態(tài)之能帶和基態(tài)子能帶之間產(chǎn)生受激輻射，即光躍遷發(fā)生在強(qiáng)烈耦合的超晶格的微能帶之間。目前四十五頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（1）低維超晶格——量子線、量子點(diǎn)激光器ρ（E）EEEρ（E）ρ（E）這種更窄的態(tài)密度分布帶來(lái)更高的微分增益，將使得半導(dǎo)體激光器的特性進(jìn)一步提高，如閾值電流降低，光譜線寬、調(diào)制速率、溫度特性等可以進(jìn)一步改善。態(tài)密度分布（量子阱、量子線、量子點(diǎn)）目前四十六頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（2）量子級(jí)聯(lián)激光器從電子躍遷的方式上可分為斜躍遷和垂直躍遷兩種。斜躍遷量子阱級(jí)聯(lián)激光器能帶結(jié)構(gòu)示意圖及P-I特性垂直躍遷量子阱級(jí)聯(lián)激光器部分導(dǎo)帶圖目前四十七頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)5.1.4主要應(yīng)用與研究進(jìn)展（1）VECSEL（2）可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器：紅光半導(dǎo)體激光器和藍(lán)綠光激光器

（3）光纖通訊中半導(dǎo)體激光器及大功率半導(dǎo)體激光器目前四十八頁(yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（1）VECSELVECSEL能夠大面積集成為線性或二位列陣（左圖），因此可以用于并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，被認(rèn)為是fibertohome裝置的合適光源?？梢?jiàn)光VECSEL激光器可用于光信號(hào)存貯系統(tǒng),以提高存貯密度。HudgingsJA(美國(guó),加利弗尼亞大學(xué))演示了一種采用帶有內(nèi)腔量子阱吸收器的VECSEL的新型集成光盤(pán)讀出頭。（右圖）另外VECSEL在未來(lái)的光互連領(lǐng)域有巨大的發(fā)展?jié)摿?。目前四十九?yè)\總數(shù)五十六頁(yè)\編于六點(diǎn)（2）可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器紅光半導(dǎo)體激光器主要應(yīng)用在光信息存儲(chǔ)、條形碼識(shí)別、激光打印、醫(yī)學(xué)方面，而藍(lán)綠激光在海洋探測(cè)中發(fā)揮作用。藍(lán)光激光器材料有（1）Ⅱ-Ⅶ化合物半導(dǎo)體Z