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光激发式蓝紫光 VCSEL
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2025-02-17 | 44 次浏览 | 分享到:

在氮化镓蓝光 VCSEL 发展方面,1996年 Redwing 等人成功制作了第一个室温下光激发的氮化镓 VCSEL,其元件结构由10 μm 厚的GaN 主动层与30 对 Al0.12Ga0.88N/Al0.4Ga0.6N构成上下 DBR,其反射率大约为84~93%,因此阈值光激发能量密度高达2.0MW/cm2。其后,Arakawa等人在1998 年实现了在低温77 K 下观察到雷射行为,其3λ光学厚度的共振腔成长于35 对Al0.34Ga0.66N/GaN DBR上,而上DBR 则为6对的TiO2/SiO2所组成,此即为混合式 DBR VCSEL 结构,其中上下 DBR 的反射率分别为97%与98%。而1999 年 Song 等人则使用雷射剥离技术,成功制作了上下 DBR 皆为10对SiO2/HfO2所组成的氮化镓 VCSEL 结构,因此反射率高达99.9%,所对应的共振腔Q值也高达600。同年,Someya 等人报导了室温下混合式 DBR氮化镓蓝光 VCSEL,在光激发下雷射波长为399 nm,且雷射光谱半高宽只有0.1 nm。

上述氮化镓 VCSEL 发展主要为2000年之前的结果,在2000年之后的发展主要集中在研究降低光激发的阈值能量密度,以及观察光激发下的雷射特性。2005年,交通大学 Kao 等人利用金属有机化学气相沉积系统成功制作了室温下光激发混合式DBR氮化镓蓝光 VCSEL,其雷射结构由25对 AlN/GaN 下 DBR、光学共振腔及8对的Ta2O5/SiO2上DBR 所组成,如图7-3所示。其中共振腔由10对的In0.2Ga0.8N/GaN 多重量子井结构所组成,而下 DBR 则每5对 AlN/GaN插入5对的AlN/GaN 超晶格结构以释放应力,其最大反射率分别为97.5%(Ta2O5/SiO2 DBR)与94%(AlN/GaN DBR)。为了进一步观察雷射特性,他们使用光激发光源为三倍频之 Nd:YV