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SOI上的InAs量子点激光二极管

稿件来源:今日半导体 责任编辑:ICAC 发布时间:2020-09-29

  中国研究人员发布第一个在绝缘体上硅(SOI)衬底上的电泵浦砷化铟量子点砷化镓基质(InAs / GaAs QD)窄脊Fabry-Perot(FP)激光器。

  该材料通过分子束外延在两个系统中生长。第一个MBE工艺由600°C时的420nm硅组成。III-V缓冲结构是在两种温度下生长,成核层由10nm AlAs和30nm GaAs组成。激光器的有源区域由GaAs矩阵中的7层InAs QD组成,形成了井中点(DWELL)结构。平行于并垂直于下方v形沟槽结构制作了窄脊激光器。

  实验中,4μmx1mmbar的连续波(CW)操作的阈值在0°C下为140mA,在5°C和10°C下增加到175mA。在占空比为5%的100ns脉冲操作中,对于0-10°C温度范围,阈值减小到50mA左右,60°C时,增加到90mA。注入电流为200mA、240mA时,脉冲模式下的输出功率,前者小于5mW,后者最大为6.5mW。

  研究小组希望高反射涂层和小面钝化可以提高输出功率并降低阈值。

  反映阈值电流变化的特性温度T0在30°C以下为184.2K,而在散热问题上则降至58.1K。 在室温(20°C)下,器件的斜率效率在0.034W / A时评价为“差”。在占空比为0.2%的情况下以2μs脉冲工作可以在80°C下提高温度工作,但在室温下可以提高130mA的阈值。在这些条件下,最大室温输出功率为75mW,在0-40°C范围内,T0为75.9K,在40-80°C时降至41.7K。

  散热是一个大问题,研究人员通过使用外部结合的散热器实现厚金属触点,来减少激光芯片内部的热量积聚,从而改善设备性能。另一种方法即在SOI沟槽内进行InAs QD激光器的选择性区域生长,允许热量转移到导电性更高的硅基板上。

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