砷化銦量子點光子晶體微共振腔雷射之製作與量測

Fabrication and Characterization of InAs Quantum-dot Photonic Crystal Microcavity Lasers

賀嘉(Andy Dewei Ho)

指導教授 ： 毛明華

國立臺灣大學/電機資訊學院/光電工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.00726

摘要

我們在砷化鎵基板上製作二維空橋式結構六方排列光子晶體微共振腔。我們以密度為5x1010cm−2之單層砷化銦量子點作為主動層，經過平面波展開法的模擬設計，藉由電子束直寫微影技術製作出我們所要的共振腔圖形，然後經由乾式蝕刻與濕式蝕刻的步驟而把光子晶體微共振腔完成。
我們設計以線缺陷L3和六角缺陷H2,H3系列為主的共振腔，藉由理論分析與場型模擬對共振腔進行最佳化，以期製作出高品質係數，低臨界激發強度，低模態體積的微共振腔。
我們使用微光激發螢光系統在78K溫度量測，討論對於L3,H2,H3系列共振腔所做修改的結果。接著我們做變溫量測，在室溫300K仍然可以量測到共振腔之模態。量測臨界激發強度方面，在78K溫度下，最低量測到的臨界激發強度為21μW。且觀測到有雙能態發出雷射光的共振腔。受限於光子晶體散熱不佳的因素，目前雷射的運作最高溫度為90K溫度量測臨界激發強度，在此溫度的最低臨界激發強度為35μW。在量子點的研究方面，我們藉由模態頻寬與量子點的頻譜和量子點密度來估算對模態有貢獻的量子點數量，以促進對少數量子點的研究。擁有雷射發光的模態最少可到40顆量子點，H系列共振腔最少可到15顆量子點，而L3系列共振腔最少可到7顆量子點。

關鍵字

砷化銦量子點 ； 量子點雷射 ； 光子晶體 ； 微共振腔雷射 ； 雷射共振腔 ； 共振腔 ； 光子晶體共振腔 ； 光子晶體雷射 ； 光子晶體雷射共振腔

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Photonic Crystal ； InAs Quantum dot ； Microcavity Lasers

參考文獻

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