美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校(UCSB)的研究人员采用了失配位错(MD)移离阱内量子点有源层,提高了硅基砷化铟量子点激光二极管(InAs QD LD)的性能。
错配位错是在从540°C生长温度降温时形成的,而不是在生长过程中。砷化镓(GaAs)和硅的热膨胀差异约为3x10-6/K,该团队在错配位错和DWELL之间放置了一层薄而无滑行的层,以提高性能。然后,研究人员生产了激光结构,并制成了3μmx1.5mm的脊形波导激光二极管。由于顶层p-GaAs接触层足够厚,足以发生螺纹位错滑动,因此研究人员在用作活性层的五层DWELL上方和下方插入了80nm的陷阱层。
两个捕集层中的铟含量相同,但底部捕集层中的镓被铝代替。使用断层扫描技术进行的更深入检查表明,存在陷阱层,也存在一些螺纹位错滑移,根据平面扫描透射电子显微镜(STEM),陷获层使大部分错配位错长度从量子点上移开。
陷阱层的存在使光致发光几乎增加了两倍。在电偏压下,带有陷获层的阈值电流也降低了约两倍。捕获层的最低阈值为16mA,比最低基线值降低40%。在基线激光二极管上的中值斜率效率(+60%)和中值峰值单面输出功率(3.4x)中显示了其他改进。在具有陷获层的热翻转之前,中值输入功率为0.85W,而基线为0.46W。
该团队认为,与通过将线错位密度从7x107/cm2降低到7x106/cm2所获得的性能相比,捕获层的性能提升具有可比性。由于器件厚度对于许多应用至关重要,因此,使用薄的失配陷获层获得的这些性能增益具有很大的优势。
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