U najnovijem izdanju SCIENCE CHINA Materials, tim Liu Jianpinga' sa Suzhou instituta za nanotehnologiju i nano-bioniku, Kineska akademija nauka objavio je napredak istraživanja zelenih laserskih dioda (LD) na bazi GaN.
U članku se koriste različite optičke metode mjerenja za karakterizaciju strukture i čipa zelene LD. (Informacije o članku: Tian, A., Hu, L., Li, X. et al. Uvelike potisnuta potencijalna nehomogenost i poboljšanje performansi c-ravni InGaN zelenih laserskih dioda. Sci. China Mater. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) Struktura uređaja (b) Epitaksijalna struktura
(C) Šematski dijagram distribucije svjetlosti zelene LD okomito na pn spoj
Rezultati karakterizacije pokazuju da kada je gustina pobudne snage 7 W cm-2, širina poluvisine fotoluminiscencije na 300 K iznosi 108 meV, a kada je gustina struje 20 A cm-2, širina poluvisine elektroluminiscencije je 114 meV. Ovi rezultati istraživanja pokazuju da je ujednačenost potencijalne energije značajno poboljšana. Istovremeno, vrijednost σ, koja karakterizira širinu distribucije lokalnog stanja dobivenu iz testa fotoluminiscencije promjenjive temperature, i E0 vrijednost repnog stanja eksitonske lokalne trake dobivene iz testa fotoluminiscencije s vremenskim razlučivanjem, su vrlo male, što dalje ukazuje da je ujednačenost potencijalne energije vrlo visoka. dobro. Zbog znatno poboljšane ujednačenosti potencijalne energije, postignut je zeleni LD čip sa efikasnošću nagiba od 0,8 W A-1 i izlaznom optičkom snagom od 1,7 W.
(A) EL spektar pod različitim gustoćama struje (b) izlazna snaga zelene LD
Osim toga, tim Liu Jianpinga je također izvijestio o rezultatima istraživanja GaN plavih lasera na Četvrtoj akademskoj konferenciji o poluprovodničkim razmacima širokog pojasa 8. novembra 2021. Na osnovu prethodnog rada, korištenjem flip chip tehnologije i strukture pakovanja niske toplinske otpornosti , optička izlazna snaga neprekidnog rada plavog lasera je znatno povećana. Termički otpor paketa je 6,7 K/W, a kontinuirana radna izlazna optička snaga dostiže 7,5 W.
Strujni optički dijagram snage-napona plavog lasera koji je razvio tim Liu Jianping' na Institutu za nanotehnologiju Suzhou
Primijetili smo da nedavna istraživanja o laserima na bazi GaN nastavljaju da se zagrijavaju, a postoje i kontinuirani izvještaji o srodnim razvojima. U martu ove godine, tim Kang Junyonga i Li Jinchaija sa Univerziteta Xiamen i San'an Optoelectronics postigao je revolucionarne rezultate u zajedničkom projektu istraživanja tehnologije. Dizajn i proizvodnja InGaN plavih lasera velike snage ultra od 8 vati dostigla je međunarodne standarde. Rezultati su objavljeni u časopisu Optics and Laser Technology
U avgustu je tim istraživača Zhao Deganga iz Državne ključne laboratorije za integrisanu optoelektroniku Instituta za poluprovodnike Kineske akademije nauka razvio plavi laser velike snage na bazi galijum nitrida (GaN) sa kontinuiranom izlaznom snagom do 6 W na sobnoj temperaturi. Rezultati su objavljeni u Journal of Semiconductors (informacije o članku: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
Istraživački bum proizlazi iz brzog i stalnog rasta tržišta GaN lasera, koje je počelo da se široko koristi u mnogim poljima kao što su prikazi, skladištenje, vojska, medicina, instrumentacija, zabava, litografija i štampa. Međutim, GaN lasere je teško proizvesti i imaju velike tehničke barijere. Proizvode već duže vreme kontroliše nekoliko velikih međunarodnih kompanija i poznati su kao dragulj u kruni. Tehničke poteškoće uglavnom uključuju: visokokvalitetne materijale supstrata, visokokvalitetne epitaksijalne strukture, visokokvalitetne omske kontakte i atomski kristalni cijepanje.
Skala primjene i klasifikacija globalnog tržišta lasera
Uzimajući za primjer visokokvalitetni materijal podloge, potrebno je da podloga bude materijal s malom gustinom defekta. U poređenju sa drugim GaN uređajima, laseri na bazi GaN imaju najstrože zahteve za kvalitet kristala, jer je trenutna gustina GaN lasera sto ili čak hiljadu puta veća od običnih uređaja. Stoga, ako postoje defekti dislokacija visoke gustoće u materijalu, formirat će se put curenja, što dovodi do brzog kvara uređaja.
Konvencionalna metoda je epitaksija laserske strukture na GaN monokristalnoj podlozi, a zatim priprema poluvodičkog lasera. Trenutno, Sumitomo Electric, svjetski'najveći dobavljač GaN monokristalnih supstrata, također je važan partner Nichia-e i pod strogim je embargom zbog njegove važne vojne upotrebe.
Srećom, posljednjih godina, glavni domaći proizvođači supstrata koje predstavljaju Suzhou Navitas i Dongguan Zhonggal postigli su brz napredak u razvoju visokokvalitetnih GaN monokristalnih supstrata. Gustina dislokacije Navitas proizvoda dostigla je 104cm-2. , Dostizanje naprednog nivoa u svijetu', u osnovi rješavajući dilemu GaN laserskih supstrata koji su&"zaglavljeni"" od strane stranih zemalja.
u zakljucku
Nichia još uvijek kontrolira trenutno tržište GaN lasera velike snage, dok su Sharp i Osram svjetski' glavni dobavljači malih i srednjih lasera na bazi GaN-a. Ako moja zemlja želi ući na ovo tržište, potrebno je povećati ulaganja u inženjering i industrijalizaciju, te nastojati da prevaziđe probleme i poteškoće industrijalizacije, kako bi u potpunosti probila međunarodni monopol i istinski ostvarila lokalizaciju lasera na bazi GaN.
