美国和韩国的研究人员主张使用具有纳米多孔(NP)氮化镓(GaN)的导电分布式布拉格反射器(DBR)来制造第一款电注入III氮化物垂直腔面发射激光器(VCSEL)。这将有助于克服目前用III族氮化物材料生产蓝色和紫外VCSEL的局限性,使其性能与红外和更长可见光波长下的性能相似。并且目前的研究表明,导电纳米多孔GaN DBR可以潜在地满足VCSEL操作的所有要求,并为可扩展和可控制的批量生产提供独特的途径。
外延材料生长在2英寸c平面体GaN衬底上。底部DBR材料由交替掺杂硅(Si)和锗(Ge)层组成。电感耦合等离子体刻蚀用于创建腔内和底部n接触的平台,并通过硝酸和1.6V偏压暴露DBR材料用于多孔化工艺。顶部反射器是介电结构,由HfO2隔离层和SiO2 / HfO2 DBR对组成。
研究人员在生产VCSEL之前使用校准结构,确定了底部DBR在39nm处的终止间隙,可实现98%以上的反射率,以及99.6%的峰值反射率。研究发现该阻带比以前报道的外延DBR宽两倍,在2英寸晶圆上中心波长的偏移均匀度小于2nm。根据使用转移矩阵法的拟合,纳米多孔GaN的折射率为2.06。
使用具有0.4%占空比的200ns脉冲电流注入来测试VCSEL。腔内注射时,开启电压为5.4V,激光阈值达到42kA / cm2的电流密度。在78kA / cm2时,最大光输出功率为0.17mW。峰值波长为434nm。
激光输出的检查显示出亮点,与设备中的丝状激光结构有关。光输出功率的扭结增加分别为54kA / cm2和74kA / cm2,这归因于额外的灯丝开始发光。
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