Naujausiame "SCIENCE CHINA Materials" numeryje Liu Jianpingo komanda iš Suzhou nanotechnologijų ir nano-bionikos instituto, Kinijos mokslų akademija paskelbė GaN pagrindu pagamintų žaliųjų lazerių diodų (LD) tyrimų pažangą.
Straipsnyje naudojami įvairūs optinio matavimo metodai, apibūdinantys žalios LD struktūrą ir lustą (straipsnio informacija: Tian, A., Hu, L., Li, X. ir kt. Labai slopinamas galimas c-plokštumos InGaN žaliųjų lazerinių diodų nehomogeniškumas ir našumo gerinimas. Sci. Kinija Mater. (2021 m.). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
A) Prietaiso struktūra b) Epitaksinė struktūra
c) Žalios LD šviesos pasiskirstymo schema statmenai p-n sankryžai
Apibūdinimo rezultatai rodo, kad kai sužadinimo galios tankis yra 7 W cm-2, fotoliumineskcijos pusės aukščio plotis 300 K yra 108 meV, o kai srovės tankis yra 20 A cm-2, elektroliumineskcijos pusės aukščio plotis yra 114 meV. Šie tyrimo rezultatai rodo, kad potencialios energijos vienodumas buvo žymiai pagerintas. Tuo pačiu metu σ vertė, apibūdinanti vietinės valstybės pasiskirstymo plotį, gautą iš kintamos temperatūros fotoliuminescencinio tyrimo, ir eksitono vietinės juostos uodegos būsenos E0 vertė, gauta iš laiko išspręsto fotoliumineskcijos bandymo, yra labai maža, o tai rodo, kad potencialus energijos vienodumas yra labai didelis. geras. Dėl žymiai patobulinto galimo energijos vienodumo buvo pasiektas žalias LD lustas, kurio nuolydžio efektyvumas yra 0,8 W A-1, o išvesties optinė galia - 1,7 W.
A) EL spektras esant skirtingo srovės tankio b) žaliosios LD išvesties galiai
Be to, Liu Jianping komanda taip pat pranešė apie GaN mėlynųjų lazerių tyrimų rezultatus ketvirtojo plataus bandgap puslaidininkių akademinėje konferencijoje 2021 m. lapkričio 8 d. Remiantis ankstesniu darbu, naudojant "flip chip" technologiją ir mažos šiluminės varžos pakavimo struktūrą, nuolatinio veikiamo mėlynojo lazerio optinė išvesties galia buvo labai padidinta. Pakuotės šiluminė varža yra 6,7 K/W, o nuolatinė darbinė galia – 7,5 W.
Mėlynojo lazerio srovės optinė galios įtampos diagrama, kurią sukūrė Liu Jianpingo komanda Suzhou nanotechnologijų institute
Mes pastebėjome, kad naujausi GaN pagrindu pagamintų lazerių tyrimai ir toliau įkaista, ir yra nuolatinių ataskaitų apie susijusius pokyčius. Šių metų kovo mėnesį Kang Junyong ir Li Jinchai iš Siameno universiteto ir San'an Optoelectronics komanda pasiekė proveržio rezultatų bendrame technologijų tyrimų projekte. Itin 8 vatų didelės galios "InGaN" mėlynųjų lazerių projektavimas ir gamyba pasiekė tarptautinius standartus. Rezultatai buvo paskelbti žurnale "Optics and Laser Technology".
Rugpjūčio mėnesį Kinijos mokslų akademijos Puslaidininkių instituto Valstybinės pagrindinės integruotos optoelektronikos laboratorijos tyrėjo Zhao Degango komanda sukūrė gallio žentridų (GaN) pagrindu veikiantį didelės galios mėlyną lazerį, kurio nuolatinė išėjimo galia kambario temperatūroje yra iki 6 W. Rezultatai buvo paskelbti puslaidininkių žurnale (straipsnio informacija: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
Mokslinių tyrimų bumas kyla iš spartaus ir pastovaus GaN lazerių rinkos augimo, kuris pradėjo būti plačiai naudojamas daugelyje sričių, tokių kaip ekranas, saugojimas, kariuomenė, medicina, instrumentai, pramogos, litografija ir spausdinimas. Tačiau GaN lazeriai yra sunkiai gaminami ir turi didelių techninių kliūčių. Produktus ilgą laiką kontroliavo kelios didelės tarptautinės kompanijos ir jie yra žinomi kaip karūnos brangakmenis. Techniniai sunkumai daugiausia apima: aukštos kokybės substrato medžiagas, aukštos kokybės epitaksines struktūras, aukštos kokybės ohmic kontaktus ir atominių kristalų skilimą.
Pasaulinė lazerių rinkos taikymo skalė ir klasifikacija
Pavyzdžiui, kaip pavyzdį paėmus aukštos kokybės substrato medžiagą, substratas turi būti medžiaga, turinti mažą defektų tankį. Palyginti su kitais GaN prietaisais, GaN pagrindu pagaminti lazeriai turi griežčiausius kristalų kokybės reikalavimus, nes dabartinis GaN lazerių tankis yra šimtą ar net tūkstantį kartų didesnis nei įprastų prietaisų. Todėl, jei medžiagoje yra didelio tankio dislokacijų defektų, bus suformuotas nuotėkio kelias, dėl kurio greitai sugeds prietaisas.
Tradicinis metodas yra epiksializuoti lazerio struktūrą ant GaN vieno kristalo pagrindo, o tada paruošti puslaidininkių lazerį. Šiuo metu "Sumitomo Electric", didžiausia pasaulyje GaN monokristalinio substrato tiekėja, taip pat yra svarbi "Nichia" partnerė ir buvo griežtai embargas dėl savo svarbaus karinio naudojimo.
Laimei, pastaraisiais metais pagrindiniai vidaus substratų gamintojai, atstovaujami Suzhou Navitas ir Dongguan Zhonggal, padarė sparčią pažangą kuriant aukštos kokybės GaN vieno kristalo substratus. Navitas produktų dislokacijos tankis pasiekė 104cm-2. , Pasiekus pasaulio pažangų lygį, iš esmės sprendžiant dilemą, kad GaN lazerio substrato medžiagos yra "įstrigusios" užsienio šalyse.
pabaigoje
"Nichia" vis dar kontroliuoja dabartinę didelės galios GaN lazerių rinką, o "Sharp" ir "Osram" yra pagrindiniai pasaulyje mažų ir vidutinės galios GaN lazerių tiekėjai. Jei mano šalis nori patekti į šią rinką, ji turi padidinti investicijas į inžineriją ir industrializaciją, ir stengtis įveikti industrializacijos problemas ir sunkumus, kad visiškai pralaužtų tarptautinę monopolį ir iš tikrųjų suvoktų GaN pagrindu pagamintų lazerių lokalizaciją.
