U najnovijem izdanju SCIENCE CHINA Materials, tim Liu Jianpinga' s Instituta za nanotehnologiju i nano-bioniku Suzhou, Kineska akademija znanosti objavio je napredak istraživanja zelenih laserskih dioda (LD) na bazi GaN.
U članku se koriste različite optičke metode mjerenja za karakterizaciju strukture i čipa zelene LD. (Informacije o članku: Tian, A., Hu, L., Li, X. et al. Uvelike potisnuta potencijalna nehomogenost i poboljšanje performansi zelenih laserskih dioda c-ravne InGaN. Sci. China Mater. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) Struktura uređaja (b) Epitaksijalna struktura
(C) Shematski dijagram raspodjele svjetlosti zelene LD okomito na pn spoj
Rezultati karakterizacije pokazuju da kada je gustoća snage pobude 7 W cm-2, širina poluvisine fotoluminiscencije na 300 K iznosi 108 meV, a kada je gustoća struje 20 A cm-2, širina poluvisine elektroluminescencije je 114 meV. Ovi Rezultati istraživanja pokazuju da je ujednačenost potencijalne energije značajno poboljšana. Istovremeno, vrijednost σ, koja karakterizira širinu distribucije lokalnog stanja dobivenu testom fotoluminiscencije s promjenjivom temperaturom, i E0 vrijednost repnog stanja ekscitonskog lokalnog pojasa dobivenog testom fotoluminiscencije s vremenskim razlučivanjem, su vrlo male, što dalje ukazuje da je ujednačenost potencijalne energije vrlo visoka. dobro. Zbog znatno poboljšane ujednačenosti potencijalne energije, postignut je zeleni LD čip s nagibom učinkovitosti od 0,8 W A-1 i izlaznom optičkom snagom od 1,7 W.
(A) EL spektar pod različitim gustoćama struje (b) izlazna snaga zelene LD
Osim toga, tim Liu Jianpinga također je izvijestio o rezultatima istraživanja GaN plavih lasera na Četvrtoj akademskoj konferenciji širokopojasnih poluvodiča 8. studenog 2021. Na temelju prethodnog rada, korištenjem tehnologije flip chip i strukture pakiranja niske toplinske otpornosti , optička izlazna snaga neprekidnog radnog plavog lasera je znatno povećana. Toplinski otpor paketa je 6,7 K/W, a kontinuirana radna izlazna optička snaga doseže 7,5 W.
Strujni optički dijagram snage i napona plavog lasera koji je razvio tim Liu Jianping' na Institutu za nanotehnologiju Suzhou
Primijetili smo da se nedavna istraživanja o laserima na bazi GaN nastavljaju zagrijavati, a postoje i kontinuirana izvješća o srodnim razvojima. U ožujku ove godine tim Kanga Junyonga i Li Jinchaija sa Sveučilišta Xiamen i San'an Optoelectronics postigao je revolucionarne rezultate u zajedničkom projektu istraživanja tehnologije. Dizajn i proizvodnja InGaN plavih lasera velike snage ultra-8 vata dosegla je međunarodne standarde. Rezultati su objavljeni u časopisu Optics and Laser Technology
U kolovozu je tim istraživača Zhao Deganga iz State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics Instituta za poluvodiče Kineske akademije znanosti razvio plavi laser velike snage na bazi galij nitrida (GaN) s kontinuiranom izlaznom snagom do 6 W na sobnoj temperaturi. Rezultati su objavljeni u časopisu Journal of Semiconductors (informacije o članku: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
Procvat istraživanja proizlazi iz brzog i stalnog rasta tržišta GaN lasera, koje se počelo naširoko koristiti u mnogim poljima kao što su prikazi, skladištenje, vojska, medicina, instrumentacija, zabava, litografija i tisak. Međutim, GaN lasere je teško proizvesti i imaju velike tehničke prepreke. Proizvode već dugo vremena kontrolira nekoliko velikih međunarodnih tvrtki i poznati su kao dragulj u kruni. Tehničke poteškoće uglavnom uključuju: visokokvalitetne materijale supstrata, visokokvalitetne epitaksijalne strukture, visokokvalitetne omske kontakte i atomski kristalni cijepanje.
Skala i klasifikacija primjene na globalnom tržištu lasera
Uzimajući za primjer visokokvalitetni materijal podloge, supstrat mora biti materijal s malom gustoćom oštećenja. U usporedbi s drugim GaN uređajima, laseri na bazi GaN imaju najstrože zahtjeve za kvalitetu kristala, jer je gustoća struje GaN lasera sto ili čak tisuću puta veća od običnih uređaja. Stoga, ako postoje defekti dislokacija visoke gustoće u materijalu, formirat će se put curenja, što će dovesti do brzog kvara uređaja.
Konvencionalna metoda je epitaksijacija laserske strukture na GaN monokristalnoj podlozi, a zatim priprema poluvodičkog lasera. Trenutačno je Sumitomo Electric, svjetski's vodeći dobavljač GaN monokristalnih supstrata, također važan partner Nichie, te je pod strogim embargom zbog njegove važne vojne upotrebe.
Srećom, posljednjih godina, glavni domaći proizvođači supstrata koje predstavljaju Suzhou Navitas i Dongguan Zhonggal postigli su brz napredak u razvoju visokokvalitetnih monokristalnih supstrata GaN. Gustoća dislokacije Navitasovih proizvoda dosegla je 104cm-2. , Dostizanje svjetske's napredne razine, u osnovi rješavajući dilemu GaN laserskih supstratnih materijala koji su"zaglavili" stranim zemljama.
u zaključku
Nichia još uvijek kontrolira trenutno tržište GaN lasera velike snage, dok su Sharp i Osram glavni svjetski' dobavljači malih i srednjih lasera na bazi GaN lasera. Ako moja zemlja želi ući na ovo tržište, treba povećati ulaganja u inženjering i industrijalizaciju, te nastojati prevladati probleme i poteškoće industrijalizacije, kako bi u potpunosti probila međunarodni monopol i uistinu realizirala lokalizaciju lasera na bazi GaN.
