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混合式氮化镓 VCSEL
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2025-02-18 | 29 次浏览 | 分享到:

 SiO2以达到电流局限层并同时具有光场局限效果如图7-16。虽然在结构上对于电流特性与光场局限设计有不同探讨,但是碍于制程技术的限制,稳定制作出GaN VCSEL已经是一大挑战,进一步改善结构增加元件特性仅止于模拟分析。2016年,台湾台科大团队成功制作出混合式GaN VCSEL,他们尝试蚀刻p-GaN 制作光学局限层,且利用Si扩散制作出电流局限层,最后成功制作出3μm 直径之电流局限图案,并观察到雷射现象,如图7-17

随着氮化镓磊晶技术的提升,日本名城大学团队发表了多篇混合式DBR 为主的GaN VCSEL 研究结果,蓝紫光 GaN VCSEL 的操作特性才有重大的突破,虽然成长使用昂贵的GaN 基板,但也因此得到高品质的磊晶结构。尽管磊晶 DBR 不容易达到极高的反射率,此团队利用此特点,将磊晶 DBR 设计反射率较低并让元件以下出光方式,因而得到极好的雷射出光效果,其输出功率可达3mw以上,此外其元件不只在室温下连续操作,因为使用GaN 基板与磊晶 DBR使得此结构有优异的散热效果,让操作温度甚至可达85°C。日本名城大学团队与名古屋大学团队合作,凭借着优异的经验与制程技术为基础,着力于光场设计以达到更好的出光效果,在图7-18 中借由加入高折射率材料于介电质反射镜与 GaN 介面中光学局限层的范围,因为在电流局限范围内较厚,其外围是较低折射率材料进而达到光学局限的效果;同一年日本名城大学团队也与横滨Stanley 电气公司研发实验室合作提出了另一结构,针对此概念在2018年名城大学团队在混合式 DBR 结构中,蚀刻p-GaN 并回SiO2作为电流局限层与光学局限层,并观察到雷射现象,其出光功率达到了6 mW ,如图7-19。混合式 GaN VCSEL 在磊晶与制程技术提升下,在雷射输出功率也达到非常高的输出,但是必须使用昂贵的GaN 基板是一大问题,此外下出光是利用抛光减薄并沉积抗反射层(anti-reflection, AR)以达到高出光效果,如何大面积的制作元件是另一项问题。