Abstract
雷射二極體已廣泛的用於光纖通訊、以及許多的家電產品中，而量子井雷射二極體又比傳統雷射二極體有一些特點，如有較低的臨界電流密度，因此，我們希望能有個設計的工具，一方面希望能找到最佳的結構，另一方面則希望對量子井的物理現象有進一部的膫解。因此我們利用一些已廣泛用於矽元件的理論模型，作些修正算出元件電性部分的特性。然後解波動方程式以及速率方程式，算出元件光學部分的特性。最後可以求得臨界電流密度。增益部分的計算採用的模型考慮了電子對電子、電子對聲子的散射，造成在增益頻譜有變寬的現象。數值方法採用的是有限差分法。利用此模型，應用到AlGaAs和GaAs的材料上，得到的結果在頻譜的計算方面：在固定的井寬下，隨著注入井中的載子的增加，發光波長隨之變短，增益峰值隨之增加。增益峰值和井寬的關係，則隨不同的注入載子而有不同的變化。而自發放射率和井寬的關係不大。在雷射二極體的模擬方面，對SCH 和GRIN-SCH兩種結構作探討，結果在GRIN-SCH的結構中，載子大部分被限制在量子井的周圍，在量子井外的複合電流密度會較小。但是光限制因子(optical confinement factor)在這兩種結構中，隨結構不同，有不同的值，且不一定何者較大，所以臨界電流密度和光限制因子有密切的關係。和文獻上發表過的實驗結果比較，模擬所得的臨界電流值較文獻發表過的實驗值略低。可能的原因為計算增益時所用的模型，沒有包含能帶混合效應(Band-mixing-effect)。