據(jù)中國科學(xué)院蘇州納米所官微消息，依托中國科學(xué)院蘇州納米所建設(shè)的半導(dǎo)體顯示材料與芯片重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與蘇州實(shí)驗(yàn)室合作，近日研制出GaN基光子晶體面發(fā)射激光器，并實(shí)現(xiàn)了室溫電注入激射。
研究團(tuán)隊(duì)首先仿真設(shè)計(jì)了GaN基PCSEL器件結(jié)構(gòu)，隨后外延生長了高質(zhì)量的GaN基激光器材料，并開發(fā)了低損傷的光子晶體刻蝕與鈍化工藝，制備了GaN基PCSEL器件，光子晶體區(qū)域尺寸為400×400μm2。
通過角分辨光譜測量GaN基PCSEL在Γ-X方向上的能帶結(jié)構(gòu)，可以觀察到：注入電流較低時(shí)，能帶結(jié)構(gòu)清晰，輻射模式C的強(qiáng)度最大；隨著電流增大，非輻射模式B的強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，直至激射。通過測量能帶，可以確定器件是基模B的激射，閾值電流附近的模式半高寬約為0.05 nm。
圖片來源：中國科學(xué)院蘇州納米所【圖中，(a) GaN基PCSEL的結(jié)構(gòu)示意圖，(b)光泵測試得到的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)，光子晶體的(c)表面和(d)截面掃描電子顯微鏡圖】
據(jù)了解，傳統(tǒng)的FP腔激光器、DFB激光器以及VCSEL等，無法兼具單模、大功率、小發(fā)散角等優(yōu)良特性。而光子晶體面發(fā)射激光器（PCSEL）可實(shí)現(xiàn)大功率、小發(fā)散角的單模激光輸出，成為研究熱點(diǎn)之一。GaN基半導(dǎo)體材料發(fā)光效率高、化學(xué)穩(wěn)定性好，可用于制造PCSEL，在新型顯示、材料加工等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，但此前全球范圍內(nèi)僅有日本實(shí)現(xiàn)了GaN基PCSEL的電注入激射。
此工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、蘇州實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目等資助，推動(dòng)了中國在GaN基PCSEL領(lǐng)域的發(fā)展，有望打破國外在此技術(shù)上的壟斷。
蘇州納米所表示，下一步擬采用高質(zhì)量的GaN單晶襯底，設(shè)計(jì)新型的GaN基PCSEL結(jié)構(gòu)，并突破PCSEL器件制備與封裝散熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高功率（10-100W）單模激光輸出。
（集邦化合物半導(dǎo)體整理）
更多SiC和GaN的市場資訊，請關(guān)注微信公眾賬號(hào)：集邦化合物半導(dǎo)體。