導(dǎo)導(dǎo)體可飽和吸收體調(diào)Q的微觀機(jī)理研究.pdf

1、全固態(tài)調(diào)Q激光器,即在普通固體激光器中加入調(diào)Q元件構(gòu)成的激光器,具有全固化、體積小、泵浦效率高等優(yōu)勢(shì),受到人們極大的關(guān)注,具有廣泛的應(yīng)用前景。對(duì)于調(diào)Q激光器來(lái)說(shuō),調(diào)Q元件的性能對(duì)激光器的輸出有著極大地影響,故對(duì)其性能參數(shù)的優(yōu)化也至關(guān)重要。半導(dǎo)體可飽和吸收體作為新型的被動(dòng)調(diào)Q元件,具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和成本低的優(yōu)點(diǎn),成為被動(dòng)調(diào)Q激光領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　 本論文采用速率方程理論,對(duì)中間鏡式半導(dǎo)體可飽和吸收鏡被動(dòng)調(diào)Q激光器

2、進(jìn)行了輸出能量的最佳化研究;利用分子模擬技術(shù)分別對(duì)GaAs和InGaAs半導(dǎo)體可飽和吸收體的電子結(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì)進(jìn)行了理論模擬。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性內(nèi)容有以下三個(gè)部分:
　　 (Ⅰ)根據(jù)中間鏡式半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的調(diào)Q機(jī)制,同時(shí)考慮了InGaAs可飽和吸收層以及GaAs襯底的可飽和吸收作用,在高斯分布下引入了歸一化參數(shù)并給出了描述中間鏡式半導(dǎo)體可飽和吸收鏡調(diào)Q激光脈沖輸出性能的歸一化速率方程的模型,對(duì)中間鏡式可飽和吸收體調(diào)Q激光器的脈

3、沖能量、峰值功率以及脈沖寬度做了最佳化研究,首次得出了中間鏡式半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(C-SESAM)被動(dòng)調(diào)Q激光器在輸出特性最佳化條件下的關(guān)鍵性能參數(shù)和相應(yīng)曲線。
　　 (Ⅱ)用基于密度泛函理論的平面波贗勢(shì)法首先對(duì)GaAs本征點(diǎn)缺陷(鎵空位、砷空位、鎵替代砷、砷替代鎵、鎵間隙、砷間隙)存在時(shí)的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,得到其穩(wěn)定結(jié)構(gòu);然后通過(guò)各缺陷形成能的計(jì)算可得知其在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的難易程度,并從態(tài)密度的角度對(duì)各種本征點(diǎn)缺陷引起的缺陷能

4、級(jí)及電子占據(jù)情況進(jìn)行了分析;最后對(duì)帶有不同本征點(diǎn)缺陷的GaAs飽和吸收體的彈性常數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,并研究了本征點(diǎn)缺陷的存在對(duì)GaAs飽和吸收體的彈性性質(zhì)的影響。計(jì)算得到的本征缺陷能級(jí)對(duì)于分析GaAs可飽和吸收體中EL2深能級(jí)缺陷的形成機(jī)理有重要幫助;而彈性常數(shù)的計(jì)算也將有助于進(jìn)一步分析含有深能級(jí)缺陷結(jié)構(gòu)的GaAs飽和吸收體的彈性性質(zhì),并對(duì)GaAs晶體作為飽和吸收體用于被動(dòng)調(diào)Q激光器具有理論指導(dǎo)意義:
　　 (Ⅲ)運(yùn)用Castep軟件

5、研究了In原子摻雜濃度漸變的InGraAs晶體的電子結(jié)構(gòu)和彈性性質(zhì),得到了In原子摻雜濃度漸變的三種InGaAs晶體的態(tài)密度分布曲線和彈性常數(shù)值,并采用Voigt-Reuss-Hill方法計(jì)算得到相應(yīng)的彈性模量值。通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)InGaAs晶體的帶隙寬度隨著In原子的摻雜濃度升高而減小;晶體彈性性質(zhì)具有立方晶系的對(duì)稱性,隨著In原子摻雜濃度增大,InGaAs晶體的彈性常數(shù)和彈性模量值變小,晶體的脆性降低,延性增強(qiáng),晶格更容易發(fā)生形變;將模