1. 研究背景与目的：

• Zn扩散技术在半导体激光器制造中扮演关键角色，可用于器件局域改性、高导电性电极制备和光电性能优化。

• 980 nm波段激光器在光通信、泵浦源及医疗领域有重要应用，但Zn扩散技术在该波段的研究相对不足，制约了其性能优化与应用拓展。

• 研究目的：探索Zn扩散技术，优化掺杂工艺，提升980 nm GaAs基半导体激光器的性能。

2. Zn扩散模型：

• Zn在GaAs晶体中的扩散可通过解离机制和踢出机制实现。

• 解离机制依赖于GaAs晶体中的本征点缺陷（特别是Ga空位V_Ga），Zn杂质替代Ga原子形成替位锌Zn_s。

• 踢出机制中，Zn原子以间隙形式进入GaAs晶格，通过与Ga原子碰撞将其“踢出”，占据Ga原子位置形成替位锌Zn_s。

3. 实验过程与结果分析：

• 扩散源材料选择：通过真空镀膜和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备了ZnO、ZnSe、Zn三种介质膜，并采用SiO_2保护层。实验发现ZnO介质膜是有效的固态Zn扩散源。

• 扩散规律研究：将生长有ZnO介质膜和SiO_2覆盖层的GaAs衬底样品在不同温度和时间下退火处理，利用SEM和ECV技术表征Zn的扩散深度和载流子浓度。结果表明，Zn的扩散深度随退火温度和时间增加而加深，杂质浓度达到约10^20 cm^-3量级，纵向与横向扩散深度比为1∶1。

• 外延片中的扩散：在980 nm半导体激光器外延片上进行固态Zn源扩散实验，发现Zn在外延片中的扩散速度更快、范围更广，原因是Zn原子替代不同基质原子时所需能量不同。

4. 扩散行为对器件性能的影响：

• Zn杂质在多层异质结构中的扩散行为显著影响了激光器的光致发光特性和有源区的完整性。

• 随着退火温度的升高和Zn扩散深度的增加，样品的发光峰波长逐渐蓝移，发光强度逐渐降低，半高峰宽逐渐增大，表明有源区内的缺陷增多，导致发光效率下降。

5. 研究意义与结论：

• 研究结果为优化半导体激光器的掺杂工艺提供了重要的实验依据，对于开发高功率、长寿命的激光器具有重要指导意义。

• 选定ZnO作为最佳扩散源材料，明确了Zn在GaAs中的扩散特性及其对器件性能的影响机制。

文件通过系统的实验研究和理论分析，深入探讨了Zn扩散技术在GaAs基红外波段半导体激光器中的应用，为优化掺杂工艺和提升器件性能提供了有价值的参考。