电子掺杂表面发射半导体绿光激光器
电子掺杂表面发射半导体绿光激光器
An Electrically Pumped Surface-emitting Semiconductor Green Laser
表面发射半导体激光器已广泛用于数据通信，传感以及最近出现的Face ID和增强现实眼镜中。本研究首次报道了通过利用无位错氮化镓纳米晶体阵列形成的光子能带边缘模式，替代传统的DDR，实现了基于全外延分布式布拉格反射器（DBR）的电子掺杂表面发射绿色激光器。该器件工作在约523nm处，且阈值电流为约400A/cm2，与之前报道过的蓝色二极管相比，阈值电流降低了一个数量级以上。该研究为开发从紫外到深可见光（约200至600nm）波长范围的低阈值表面发射激光二极管提供了新的规范，且器件性能不再受到缺乏高质量DBR，大规模晶格失配和基板的限制。
图23. 在绿色波长下工作的InGaN NCSEL二极管的设计（A）表面发射激光二极管的InGaN纳米晶体阵列的示意图。（B）纳米晶体的直径和晶格常数分别表示为d和a。（C）InGaN / AlGaN纳米线性异质结构的示意图，该结构由n-GaN覆盖层，InGaN / AlGaN多量子盘区和p-GaN覆盖层组成。（D）光子晶体结构的晶格具有六个等效的点，这些点通过布拉格光栅矢量K1和K2耦合在一起。（E）通过2D有限元方法（2D-FEM）仿真计算出的用于横向磁（TM）极化的光子带结构。（F）通过3D有限差分时域方法计算出的能带边缘模式（波长 523 nm）的电场分布。（G）InGaN / AlGaN校准样品显示自发绿色的PL光谱。（H和I）InGaN纳米晶体阵列扫描电子显微镜（SEM）图像的俯视图和斜视图。
Ra Y H, Rashid R T, Liu X, et al., Science Advances, 6(1): eaav7523, 2020.
本文来源：中国微米纳米技术学会《新科技快讯》2020年第1期，点击“阅读原文”，查看更多最新科技信息。