，国际著名期刊《激光焦点世界》（Laser Foucs World）(2008年44卷第2期)报道了中科院半导体所与瑞典Chalmers理工大学合作研究的InGaAs量子阱激光器的最新成果，这种激光器采用GaAs基上生长的InGaAs异变(metamorphic)量子阱为有源区实现了1.58微米室温激射，这是迄今为止国际上GaAs基异变结构长波长激光器的最新进展，表明GaAs基InGaAs异变量子阱结构是制备1.55微米波段光电子器件的一种可行性新材料。
研究发展适于光通讯波段的近红外GaAs基新材料多年来一直受到国际上的广泛重视，这是由于GaAs材料是制备温度稳定性好、垂直运作、微电子与光电子单片集成等器件的理想选择。GaAs基近红外材料最主要的InGaNAs量子阱、InAs量子点等结构已经得到了广泛深入的研究，针对上述材料面临的稳定性差、进一步拓展发光波长难度大等问题，研究新的材料体系如InGaAs异变量子阱等成为目前GaAs基近红外材料研究的新热点。
中科院半导体所超晶格实验室牛智川研究员领导的分子束外延课题组充分意识到GaAs基近红外材料研究的重要性，先后开展了GaAs基InGaNAs量子阱、InAs量子点、InGaAs异变量子阱激光器、探测器的研究工作，在采用Sb元素诱导技术拓展发光波长方面独具特色，取得了一系列具有国际反响的重要进展。瑞典Chalmers理工大学纳米光电实验室是国际上较早开展GaAs基近红外激光器研究的著名机构，在改善激光器性能方面不断取得国际领先成果。半导体所和瑞典方面双方优势互补，2005年正式建立了合作关系，双方以互派研究生、举行双边会议等方式，在GaAs基量子阱、量子点激光器的材料生长和制备方面开展了全面合作。
2007年春季，瑞典派遣研究生来到半导体所开展InGaAs异变量子阱激光器材料生长研究。通过综合采用In组分的线性变化设计、优化异变层外延生长温度、高温快速热退火、引入Sb诱导等技术，于当年7月成功突破了异变过渡层InGaAs的生长难题，获得一系列不同In组分的高质量InGaAs异变量子阱材料，其室温发光波长覆盖1.3-1.6微米，原子力显微镜测试表明外延层厚度6微米的异变量子阱激光器样品表面粗糙度仅约5纳米。瑞典方面进行了边发射激光器的工艺制备和测试，最终制备成功高性能InGaAs异变量子阱边发射激光器，实现室温激射，工作波长达到1.58微米。这是迄今为止国际上首次报道波长大于1.55微米的GaAs基InGaAs异变量子阱激光器(Appl. Phys. Lett. 91, 221101(2007))，证明了采用InGaAs异变量子阱结构制备GaAs基1.55微米波段光电子器件的可行性。
量子级联激光器的发展背景?
1994年美国贝尔实验室发明的量子级联激光器(QCL)开创了具有基础性、战略性、前瞻性的半导体激光前沿领域。3～5μm中红外波段，8～14μm远红外波段是十分重要的大气窗口，工作于该波段的激光器和探测器对国家安全和国民经济建设具有十分重要的意义，然而，中远红外激光器的发展却相当迟缓，其原因是无论是1962年发明的同质结激光器还是20世纪70年代发明的GaAs/A1GaAs异质结激光器或是量子阱激光器，这类常规的pn结半导体激光器的激射是依赖于半导体材料价带的空穴和导带的电子复合，以光子的形式辐射能量，实现激射，其激射波长完全由半导体材料的能隙(禁带宽度)决定，由于自然界缺少能隙适于中远红外波段的理想的半导体材料而导致中远红外波段半导体激光器发展缓慢。20世纪70年代以来，科学家力图通过建立新的半导体激光激射理论以期从根本上突破中远红外半导体激光器长期停滞的局面。1971年前苏联科学家Kazatinov和Suris提出了光助隧穿的概念，即带间子带的发光能量等于隧穿初态和终态电子能级的差异，这一概念经美国贝尔实验室科学家的发展，于1986年Capasso博士提出隧穿电子在量子阱区带内子带发光的新思想，之后1988年H.L.Liu(刘惠春)博士建议采用三阱结构实现中远红外发光。但随后人们逐步认识到由于载流子辐射寿命为纳秒(10-9)量级，远远高于光学声子的能量寿命(10-12，皮秒数量级)，要实现高于光学声子能量(36meV)的带内子带粒子数反转相当困难。90年代初，贝尔实验室采用InGaAs/InA1As体系，设计了三阱结构，并将注入阱阱宽压缩至0.8～1nm，从而将注入阱能级到有源阱能级的光子跃迁寿命降至光学声子能量寿命数量级，使有源区带内子能级间的粒子数反转成为可能贝尔实验室的科学家将近20年发展起来的分子束外延技术成功地实现了单原子层尺度的量子级联结构的生长，于1994年宣布发明第一只4.3μm中红外量子级联激光器。与传统的pn结半导体激光器二极管不同，量子级联激光器是单极型激光器，它只有电子参加，通过量子阱导带激发态子能级电子共振跃迁到基态释放能量，发射光子并隧穿到下一级，一级一级传递下去，其激射波长取决于由量子限制效应决定的两个激发态之间的能量差，而与半导体材料的能隙地匀。因此，量子级联激光器的发明被视为半导体激光理论的一次革命和里程碑。量子级联激光理论的创立和量子级联激光器的发明使中远红外波段高可靠、高功率和高特征温度半导体激光器的实现成为可能。目前国际上已研制出3.6～19μm中远红外量子级联激光器。8μm的分布反馈量子级联激光器已进入实用化，8.4μm脉冲QCL工作温度已高于150℃。正因为它在学科发展和应用两方面的重要意义，以及中远红外波段的敏感性，因此文献只给结果，不描述科学技术关键。?
