| 主权项 |
1.一种调整量子井顺序增宽波长可调范围之半导 体雷射,包括: 一半导体基板;以及 至少二组量子井,其系制作于该半导体基板上,且 每一组量子井的发光波长不同,当(电洞扩散时间+ 电洞捕捉时间)大于(电子扩散时间+电子捕捉时间) ,则该等量子井的排列顺序必须是靠P型半导体侧 的量子井具有较高之二维能阶密度,当(电子扩散 时间+电子捕捉时间)大于(电洞扩散时间+电洞捕捉 时间),则该等量子井的排列顺序必须是靠N型半导 体侧的量子井具有较高之二维能阶密度,以得到较 均匀的载子分布。 2.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 该每一组量子井至少具有一个量子井。 3.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 该每一组量子井的材料组成系为不同者。 4.如申请专利范围第3项所述之半导体雷射,其中, 该每一组量子井的差异若是因为不同的材料组成, 则其二维能阶密度系根据各材料的能带结构计算 而来,取其量子井之第一个量子化能阶的密度。 5.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 该每一组量子井之宽度系为不同者。 6.如申请专利范围第5项所述之半导体雷射,其中, 该每一组量子井的差异若是因为不同的量子井宽 度,则其二维能阶密度系根据该量子井的能阶计算 而来,取其第一个量子化能阶的密度。 7.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 利用该每一组量子井的能阶不同,可将欲发光之波 长以不同类型的多层量井堆叠而成者。 8.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 在该至少二组量子井结构中,系利用以下简单的模 型来判断何种载子为优势载子: 式子中dp(dn)代表电洞(电子)要扩散到量子井所需 移动距离(即分离局限异质结构区域的长度),Dp与Dn 为材料的扩散系数,W是量子井的宽度,dpcp和dn cn是根据量子力学所得到之捕捉时间,故等号右边 的四项时间分别系为:电洞在分离局限异质结构区 域中之扩散时间、电子在分离局限异质结构区域 中之扩散时间、电洞被量子井捕捉的等效时间及 电子被量子井捕捉的等效时间;且为了考虑未被量 子井捕捉的载子堆积在分离局限异质结构区域中, 使得扩散时间加长,必须注意载子的等效捕捉时间 为:量子力学所计算出的捕捉时间乘上一体积比dp( dn)/W;以及将该式子中的电洞部份时间(电洞扩散+ 电洞等效捕捉时间)系设为电洞由注入该分离局限 异质结构区域到被量子井捕捉进入二维能阶的时 间p,total=p,diffusion +cap,p,与电子由注入该分 离局限异质结构区域到被量子井捕捉进入二维能 阶的时间n,total=n,diffusion+cap,p(电子扩散+电 子等效捕捉时间)相比较,先被捕捉入二维能阶的 为优势载子。 9.如申请专利范围第8项所述之半导体雷射,其中, 若该p,total>n,total,则该电子会较快进入量子井 二维能阶,而形成靠近N型半导体侧具有较高的电 子浓度,而后进入该量子井二维能阶的电洞会大致 依据该电子的分布而做出类似的分布,使二维载子 浓度在靠近N型半导体侧的量子井较高,所以该等 量子井的排列顺序必须是靠近P型半导体侧的量子 井具有较高之二维能阶密度。 10.如申请专利范围第8项所述之半导体雷射,其中, 若该n,total>p,total,则该电洞会较快进入量子井 二维能阶,而形成靠近P型半导体侧具有较高的电 洞浓度,而后进入该量子井二维能阶的电子会大致 依据该电洞的分布而做出类似的分布,使二维载子 浓度在靠近P型半导体侧的量子井较高,所以该等 量子井的排列顺序必须是靠近N型半导体侧的量子 井具有较高之二维能阶密度。 11.如申请专利范围第8项所述之半导体雷射,其中, 该载子在量子井内分布之均匀度,即载子被量子井 捕捉的速率,该量子井的二维能阶密度愈高,其捕 捉载子的能力就愈强,再配合该优势载子的决定, 会影响载子在不同宽度多层量子井内的分布情形 。 12.如申请专利范围第8项所述之半导体雷射,其中, 该二维能阶密度与量子井宽度、量子井之材料组 成有极大的关系,若以不同材料、不同量子井宽度 来设计量子井,其量化能阶差不多时,则二维能阶 密度的差别主要来自实体材料组成时之差异,且能 阶密度会影响量子井捕捉载子的能力,亦会影响二 维载子分布的均匀性。 13.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 该量子井的材料组成系适用于光通讯系统发光频 宽之三五族者。 14.如申请专利范围第1项所述之半导体雷射,其中, 该量子井材料组成的半导体材质系选自二六族元 素、三五族元素及第四族元素的至少其中之一,并 可包含两种或以上的元素成份。 15.一种调整量子井顺序增宽半导体雷射波长可调 范围之方法,包括:提供一半导体雷射,系具有至少 二组量子井结构,且每一组量子井的发光波长不同 ;以及 当(电洞扩散时间+电洞捕捉时间)大于(电子扩散时 间+电子捕捉时间),则该等量子井的排列顺序必须 是靠P型半导体侧的量子井具有较高之二维能阶密 度,当(电子扩散时间+电子捕捉时间)大于(电洞扩 散时间+电洞捕捉时间),则该等量子井的排列顺序 必须是靠N型半导体侧的量子井具有较高之二维能 阶密度,以得到较均匀的载子分布。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该每一 组量子井至少具有一个量子井。 17.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该每一 组量子井的材料组成系为不同者。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中,该每一 组量子井的差异若是因为不同的材料组成,则其二 维能阶密度系根据各材料的能带结构计算而来,取 其量子井之第一个量子化能阶的密度。 19.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该每一 组量子井之宽度系为不同者。 20.如申请专利范围第19项所述之方法,其中,该每一 组量子井的差异若是因为不同的量子井宽度,则其 二维能阶密度系根据该量子井的能阶计算而来,取 其第一个量子化能阶的密度。 21.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,利用该 每一组量子井的能阶不同,可将欲发光之波长以不 同类型的多层量井堆叠而成者。 22.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,在该至 少二组量子井结构中,系利用以下简单的模型来判 断何种载子为优势载子: 式子中dp(dn)代表电洞(电子)要扩散到量子井所需 移动距离(即分离局限异质结构区域的长度),Dp与Dn 为材料的扩散系数,W是量子井的宽度,dpcp和dn cn是根据量子力学所得到之捕捉时间,故等号右边 的四项时间分别系为:电洞在分离局限异质结构区 域中之扩散时间、电子在分离局限异质结构区域 中之扩散时间、电洞被量子井捕捉的等效时间及 电子被量子井捕捉的等效时间;且为了考虑未被量 子井捕捉的载子堆积在分离局限异质结构区域中, 使得扩散时间加长,必须注意载子的等效捕捉时间 为:量子力学所计算出的捕捉时间乘上一体积比dp( dn)/W;以及将该式子中的电洞部份时间(电洞扩散+ 电洞等效捕捉时间)系设为电洞由注入该分离局限 异质结构区域到被量子井捕捉进入二维能阶的时 间p,total=p,diffusion+cap,p,与电子由注入该分 离局限异质结构区域到被量子井捕捉进入二维能 阶的时间n,total=n,diffusion+cap,p(电子扩散+电 子等效捕捉时间)相比较,先被捕捉入二维能阶的 为优势载子。 23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中,若该 p,total>n,total,则该电子会较快进入量子井二维能 阶,而形成靠近N型半导体侧具有较高的电子浓度, 而后进入该量子井二维能阶的电洞会大致依据该 电子的分布而做出类似的分布,使二维载子浓度在 靠近N型半导体侧的量子井较高,所以该等量子井 的排列顺序必须是靠近P型半导体侧的量子井具有 较高之二维能阶密度。 24.如申请专利范围第22项所述之方法,其中,若该 n,total>p,total,则该电洞会较快进入量子井二维能 阶,而形成靠近P型半导体侧具有较高的电洞浓度, 而后进入该量子井二维能阶的电子会大致依据该 电洞的分布而做出类似的分布,使二维载子浓度在 靠近P型半导体侧的量子井较高,所以该等量子井 的排列顺序必须是靠近N型半导体侧的量子井具有 较高之二维能阶密度。 25.如申请专利范围第22项所述之方法,其中,该载子 在量子井内分布之均匀度,即载子被量子井捕捉的 速率,该量子井的二维能阶密度愈高,其捕捉载子 的能力就愈强,再配合该优势载子的决定,会影响 载子在不同宽度多层量子井内的分布情形。 26.如申请专利范围第22项所述之方法,其中,该二维 能阶密度与量子井宽度、量子井之材料组成有极 大的关系,若以不同材料、不同量子井宽度来设计 量子井,其量化能阶差不多时,则二维能阶密度的 差别主要来自实体材料组成时之差异,且能阶密度 会影响量子井捕捉载子的能力,亦会影响二维载子 分布的均匀性。 27.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该量子 井的材料组成系适用于光通讯系统发光频宽之三 五族者。 28.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该量子 井材料组成的半导体材质系选自二六族元素、三 五族元素及第四族元素的至少其中之一,并可包含 两种或以上的元素成份。 图式简单说明: 第一图为习知光纤之吸收频谱图。 第二图为量子井之能量与能阶密度关系图。 第三图为A顺序之量子井磊晶结构示意图。 第四图为B顺序之量子井磊晶结构示意图。 第五图为C顺序之量子井磊晶结构示意图。 第六图为三种顺序的量子井结构在外腔型雷射架 构中之临界电流和波长的关系图。 第七图为A顺序之量子井磊晶结构在外腔型雷射架 构中之可调光谱。 第八图为A顺序的量子井结构制作成脊状波导型雷 射二极体在外腔型雷射架构中之临界电流和波长 的关系图。 |
