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    “锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      锑化物半导体激光器具有体积小、效率高、电驱动直接发光等优点,是2-4微米中红外激光技术领域的前沿研究热点,在红外制导、光电对抗、化学气体及危险品监测等领域具有重要应用前景,并可作为其他类型中红外激光器的理想种子光源。目前锑化物半导体中红外激光器研究仍处于初期阶段,其综合性能还不能满足实际需求。因此,加强锑化物半导体激光器基础理论和关键技术研究,可以促进半导体材料物理、器件关键工艺以及相关红外信息技术和光电装备的发展。

      一、科学目标

      锑化物中红外激光器研制面临多元化合物材料外延技术、器件构型及制备工艺等一系列难题。本项目拟重点研究2-4微米波段锑化物半导体激光器能带理论,探索基于轻重空穴与自旋轨道耦合结构的器件设计新方案;研究外延材料表面、界面、应变、合金以及缺陷等精细结构的形成机制,发展红外光学特性、输运特性和高精度结构特性等综合表征方法;发展综合光场、电场及热场特性的激光器理论模拟方法,突破制约激光器输出功率、线宽、边模抑制比和光束质量性能的技术瓶颈,掌握锑化物低维结构中红外激光器的制备技术。

      二、研究内容

      (一)锑化物低维结构材料物理研究。

      采用AlGaInAsSb多元材料体系构建锑化物半导体特有的I型和II型量子阱能带结构,研究载流子输运和跃迁复合机制。研究量子阱结构能带带阶、轻重空穴和自旋轨道耦合能态的优化方案,有效抑制I型量子阱有源区载流子泄露,提升II型量子阱有源区载流子耦合效率、抑制非辐射复合,增强载流子隧穿注入几率。

      (二)锑化物低维材料外延生长及单元器件制备。

      研究AlGaInAsSb多元异质结材料外延生长中各元素交叉互混抑制方法;研究针对多元合金中V族元素组分精确配比和控制方法;研究III族元素对异质结界面态制约机理和精确控制技术;研究高精度掺杂元素的热运动规律、及其浓度和区域精确控制方法。预期获得高发光效率的2-3微米量子阱和3-4微米带间级联低维材料。实现2-3微米量子阱激光器室温连续单管输出功率>1.5W,3-4微米带间级联激光器室温连续单管输出功率>0.1W。

      (三)锑化物激光器组件关键制备技术与测试。

      研究锑化物材料与化学物质反应过程、表面物理化学性能对器件光电特性的制约机理,探索实现器件表面和端面淀积介质膜和金属膜的精确控制技术;研究激光器阵列热处理封装结构的优化和制备技术。预期实现2-3微米波段激光器阵列输出功率>150W; 3-4微米波段巴条输出功率>1W;单模激光器室温连续输出功率>2mW,边模抑制比(SMSR)>30dB。

      (四)光纤耦合单模大功率锑化物激光器组件研制。

      研究锑化物激光器结构的电场、光场、热场与应力场的测试方法,和激光器单元及其阵列输出信号的物理表征方法;研究实时快速标定激光强度、光束质量等核心指标的检测方法,特别是中红外激光窄线宽、短脉冲信号的准确提取方法;研究光泵碟型激光器的结构优化、阵列光束整形及光纤耦合输出技术。预期实现1.95微米大功率单模激光器,室温连续输出功率>500mW,线宽<0.1纳米;实现200微米光纤耦合激光器模块,室温连续输出功率>30W,光束质量BPP <12毫米*毫弧度。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“锑化物低维结构中红外激光器基础理论与关键技术”,申请代码1选择F04(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由信息科学部负责受理。




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