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长波长面射型雷射
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-12-11 | 121 次浏览 | 分享到:

如同先前所述,最早被成功制作出来的面射型雷射元件探用 GaInAsP/InP 磷砷化镓/磷化铟材料所制作,发光波长在12微米范围,磷砷化铟镓/磷化铟系列材料有一个特性是导带能障差异 Ec较小所以对于注入载子局限能力较差,经常因为电流注入操作过程中产生的热而让导带电子溢流(overflow)到活性层外,无法在发光层形成电子电洞辐射复合,造成元件量子效率低落且特性温度(characteristic temperature, To)也较低,因此初期只能在77K 液态氮冷却的低温环境下以脉冲方式操作。虽然稍后改用砷化镓系列材料已经有效改善载子溢流和特性温度的问题,同时砷化镓/砷化铝镓的显著折射率差异也比较容易获得高反射率的 DBR,相较之下磷化铟系列材料折射率差异较小,因此要获得足够高的反射率的话需要磊晶成长的 DBR 对数相当可观,通常会超过50对,如此一来不仅磊晶成长耗时,所制作的元件串联电阻也相当高,直接用磷化铟系列材料成长全磊晶的面射型雷射并不实际。

1991年由日本冲电气工业前往 UCSB 休假研究的H.Wada 与胡玲院士团队和 Bell Lab. 合作成功制作出可以在室温下脉冲操作的1.3微米 GaInAsP/InP 面射型雷射[37]。该元件结构基本上是利用 MOCVD在p型InP 基板上成长发光波长1.3微米的GalnAsP/InP发光层,然后再利用溅镀法(sputtering)制作在发光区上方和下方分别镀上8对及5对的SiN/Si 介电质 DBR,其反射率分别可达99%以及98.5%。元件在室温下可以电激发光脉冲操作,阈值电流值为 50mA,在 77K 液态氮温度下连续波操作阈值电流为3.9mA,脉冲操作阈值电流则降低为1.5mA

在1992年日本电信电话公司 NTT 光电实验室 T. Tadokoro 团队发表利用 MOCVD 在n型InP 基板上成长34对反射率可达97%的GaInAsP/InP 磊晶 DBR,以及2倍等效光学波长厚度(2 cavity)也就是 0.88微米未掺杂的双异质接面GaInAsP 活性层,上方继续成长 0.49 微米厚Zn 掺杂(~7