美国圣塔芭芭拉大学(UCSB)宣称在4英寸蓝宝石衬底上生长出第一个室温下连续波(CW)电驱动半极性氮化镓(GaN)蓝色激光二极管(LDs)。研究人员表示该工作为大幅降低半极性激光二极管成本,并加快未来半极性GaN激光二极管及其应用开发方面做出了重大突破。
先蓝宝石衬底上生长半极性GaN层。激光二极管结构采用没有氮化铝镓(AlGaN)覆层的设计,并有一个薄的AlGaN电子阻挡层(EBL)。还通过MOCVD生长了具有InGaN多量子阱(MQW)有源区的外延结构。 用氧化铟锡(Sn)(ITO)完成包覆,并在高温和低锡掺杂浓度下沉积。为了进行测试,将蓝宝石衬底的厚度从650μm减至50μm,即首先抛光至90μm,然后进行电感耦合等离子体蚀刻至50μm。
在占空比为0.05%的情况下以500ns脉冲运行时,1800μmx8μm器件的阈值电流密度为6kA / cm2(880mA)。正向电压为6.9V,墙上插头效率(WPE)在1100mA(1.1A)下达到4.1% )。
单面注入2.8A电流可获得的最大光输出功率(P0)为1028mW(1.028W)。该团队表示这是迄今为止在异质衬底上异质外延生长的半极性LD的最佳性能。在蓝宝石衬底上生长的半极性激光二极管的P0大于1W,标志着在探索低成本和高性能半极性激光二极管方面的重大突破。在注入1.4A电流时P0值为243mW。该设备在连续波条件下运行了一个小时,而性能没有明显下降。
该团队认为将顶部倒装芯片键合至高导热性衬底可以显着改善CW操作下的激光二极管性能和WPE。对发射光偏振的研究表明,在注入电流为1100mA时,与横向磁(TM)相比,它几乎是100%的横向电(TE)。
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