新型光电子器件

新型光电子器件概述

名称：新型光电子器件概述

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专业：08电科

日期：2011年6月10日

新型光电子器件概述

【摘要】本文主要论述了一些新型光电子器件及其发展方向

【关键词】：新型光电子器件发展方向应用

【前言】所谓光电子器件，广义上讲是指通过以光电互相转换为主要形式的光效应完成信息或能量转换的功能性器件，它是光电系统及其应用的基础，它是光学和光电子学与其应用之间以及与其它学科之间联系的重要纽带，因此它对光学和光电子以及相关学科的发展起着关键性促进作用。光电子器件的种类有很多，本文重点论述了纳米光电子器件、光通信光电子器件、光显示用光电子器件等

1、纳米光电子器件：

1.1紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世之后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制作成室温纳米激光器。它在光激励下，发射线宽小于0．3nm，波长385nm

的激光。这种氧化锌(ZnO)纳米激光器被认为时世界上最小的激光器，也是纳米技术的首批实际器件之一。由于能制作高密度纳米线阵列，所以ZnO纳米激光器能开发许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。这种短波长纳米激光器可应用于光计算、信息存储和纳米分析领域。

1.2 微型激光器

2010年左右，蚀刻到半导体上线条的宽度将窄到100nm以下。在这些电路中穿行的将只有少数几个电子，因此增加一个或者减少一个电子都会造成很大差异，这就明确地把片制造商放到了量子世界中。

1.3量子阱激光器

由直径小于20rim的一堆堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与怪异的量子效应冲突。量子阱激光器是由两层其他材料夹着一层超薄的半导体材料制成的。处在中间的电子被圈在一个量子平原上，只能够在两堆空间中移动。这使得为产生激光而向这些电子注入能量变得容易一些。其结果是，用较少的能量可以产生较多的激光。

1.4量子点激光器

科学家们希望用量子点方法代替量子线方法来获得更大的收获，但是研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作。甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。不过很多问题仍有待解决。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是试图仿照目前的计算机设计量子装置。

专家预言，有朝一日数以十亿计的量子点可能会堆在平常传统的硅片上，这有望成为一台尖端的超级计算机。这一前景使得量子点激光器成为最热门的研究开发课题。

1.5 微碟激光器

微碟激光器是贝尔实验室的Richart E．Slusber及其同事们开发出来的。运用先进的腐蚀工艺，刻出了直径只有几微米、厚度只有lOOnm 的极薄的微碟。这些半导体碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑(类似于制造计算机芯片时使用的光刻技术)。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后，沿着它的边缘掠射出去，这种激光器工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100llA的电流。微控激光器时当代半导体研究领域的热点之一，半导体激光器的应用覆盖了整个光电子学领域。已成为当今光电子科学的核心技术。忧郁半导体激光器阵列在军事领域的重要作用，该类激光器阵列在工业、医疗、信息显示等领域具有广泛的应用前景，也可以用于军事上的跟踪、制导、武器模拟、点火引爆、雷达等诸多方面。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中

国科学院北京半导体研究所制成了InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状

微控激光器。长春光机与物理所的科技人员在国内首次研制出直径分别为8IJm，4．5lJm和2 um的光泵浦 InGaAs／InGaAsP微碟激光器，其中2 ll m直径的微碟激光器在77K温度下激射阙值功率为5lI W，

是目前国际上报道的最好水平；他们还在国际上首次研制出带有引出电极结构的电泵。

1.6新型纳米激光器

这种新型激光器实际上是以半导体硫化镉为原料制成的纳米线，直径仅一万分之一毫米。研究人员将硫化镉纳米线安装在涂有硅材料的基底上，制成一个回路。接通电源后，研究人员观察到，在一定电压下，电流通过硅材料流向硫化镉纳米线，纳米线的另一端随即发出蓝绿色的光。随着电流强度增大，光的颜色变得单一。波长也相当短。由于白炽灯泡和二极管发出的光波长都很好，因此研究人员断定硫化镉纳米线发出的光是激光。新型纳米激光器的技术关键就在于，它具备电子自动开关的性能，无需借助外力激活。由于光纤激光技术目前广泛应用于信息通讯领域，这一新的技术成果无疑会使纳米激光器的实用性大为增强。

2、光通信光电子器件

光纤通信作为当今世界走向信息社会的重要支柱产业，随着信息网络化的发展，对传输容量的要求不断提高，密集波分复用技术与时分复用技术的结合，已成为光纤通信发展的主流技术。

F—P腔1.3um半导体激光器已成为常规商品，正在想可靠性低价位方向发展。在1.55umDFB激光器与1.3um大功率高线性度DFB激光分别在高速大容量光纤通信和CATV中得到广泛应用，特别的是用作

DWDM的光源DFB激光器，在同一芯片上的多波长DFB-LD光源也在发展中。还应该提到的是，GaALInas激光器的发展使器件的温度特性得到很大的改善，目前温度特性已经达到125k。

3、光显示用光电子器件

显示技术是光电子技术应用范围最广产值最大的一个领域而半导体发光二极管则是光显示技术中最活跃的分支。

近年来AlGaInP材料的应用可以制备出重650nm到560nm的红、橙、绿LED。在最求显示的完美境界---全色显示中，长期以来受干扰的是蓝光的缺失。从禁带能量相宜而入选的材料有ZnSSe系和GaN 系材料，前者在P-掺杂和降低位错方面有重大突破，但是因为可靠性问题而终难实现。后者则发展迅速，主要技术突破有岑迪的选择、双流生长MOCVD技术、超晶格缓冲层、横向外延OVERGROWTH等. 4、其他

除了上面提到的光电子器件意外，还有很多其他种类的光电子器件，如新型光电存储器、新型光电探测器、光学计算机、二维平板光子晶体、电驱动量子点单光子发射器件等

【结论】新型光电子器件的种类非常的多、其应用领域时分广泛，潜力巨大。未来光电子器件将向着低功率、高效率、高集成度、高可靠性等方向发展。