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半导体发光器件的负电容与高速调制

曾志斌

  半导体发光二极管和半导体激光器是两种极为重要的发光器件,它们不但在电子仪表显示、照明、大规模集成电路、光存储、光通信等方面有着广泛的应用,在研究领域也一直以来倍受人们的关注。本文对半导体发光二极管的负电容和激光二极管的高速调制进行了较为深入细致的研究,其中的主要工作和取得的一些成果可以概括如下:(1)、通过实验证明采用我们发展的正向交流小信号法来检测二极管的正向交流电特性是一种准确的方法,由此得到的正向电容谱的灵敏度极高,可以在分析器件结构和内在物理机制等方面提供很大帮助,是对现有的高度成熟的反向电容谱技术一个很好的补充。(2)、采用基于并联和串联模式的交流小信号法对半导体发光二极管的正向交流电特性进行了检测,测试结果表明半导体发光二极管中普遍存在着负电容。进一步的发光特性实验表明,半导体发光二极管中的负电容与强复合发光过程有着紧密的关联。(3)、依据正向交流小信号实验和发光特性实验,我们对发光二极管的负电容进行了物理机制上的定性解释,并首次尝试了从微观输运机制上去定量解释。(4)、详细研究了半导体激光器的本征和寄生频率调制响应特性,并对影响半导体激光器的本征和寄生频率调制响应的主要因素作了系统的探讨。(5)、首次提出了一个全新的利用负电容来补偿半导体激光器芯片寄生电容的设想,并对此设想在技术上的可行性进行了探讨。(6)、提出了一个新的研究方向,即当整个器件的总电容为负值的时候,半导体激光器在交流小信号测试下的频率调制响应特性会出现什么样的现象。这是一个目前不为人们所知的在研究方面的空白。总之,由于半导体发光二极管的负电容可能会对器件的频率特性、开关特性以及其它一些特性产生影响,因此,在定量的层次上去正确认识发光二极管的负电容,不论在理论上还是在实际应用中都具有重要的意义。此外,我们提出的利用负电容补偿半导体激光器件寄生电容的设想一旦在技术上被证明可行的话,那其价值将是颇为可观的,因为它不但能使人们在如何减小寄生电容这一问题上的研究思路大为拓宽,甚至有可能对整个高速半导体激光器产业的发展产生积极的影响。……   
[关键词]:半导体发光二极管;正向交流小信号法;负电容;半导体激光器;调制带宽;频率响应;寄生电容
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:天津大学2003年