中村公开“世界首个非极性蓝紫色半导体激光器芯片”的特征和结构

2007-03-03 10:53:09 来源:半导体器件应用网 点击:1154
 
    美国加州大学圣塔巴巴拉分校(UCSB)教授中村修二领导的研究小组研制的在GaN结晶非极性面(nonpolar)上形成的蓝紫色半导体激光器(以下,非极性蓝紫色半导体激光器)的详细情况现已公开。 

    该研究小组于2007年1月宣布开发出了世界首个非极性蓝紫色半导体激光器,但出于研究成果正在向论文期刊投稿中等原因,技术的详细未作公开。此次,“Japanese Journal of Applied Physics(JJAP)”(Vol.46,No.9,2007)学术杂志刊登了该激光元件的特性及元件构造(刊登在pp.L190-L191)。该论文的成果是继发光二极管(LED)之后,中村研究小组利用GaN结晶非极性面和半极性面开发发光元件的又一新成果(技术在线!相关报道)。 

    公布共振器长度和转位密度 

    目前市场上的蓝光光驱和HD DVD光驱使用的蓝紫色半导体激光器是在GaN结晶的极性面c面((0001)面)上形成的激光元件。非极性面是指极性面法线方向上的面(参照图片)。利用非极性面,在理论上有助于外部量子效率和发光效率的提高。但是,在GaN结晶非极性面上制作激光元件需要克服多个难题。例如利用非极性面会受到GaN结晶层积缺陷的影响、制备能够使用非极性面且结晶缺陷较少的GaN底板非常困难等。 

    此次试制的非极性蓝紫色半导体激光器有共振器长度为600μm和1000μm的2种。“600μm接近现有产品,尺寸比较实用”(其他厂商技术人员)。脉冲振荡时的阈值电流密度,600μm的为8.2kA/cm2、1000μm的为7.5kA/cm2。阈值电压均为10V左右。共振器长度为600μm的试制品的振荡波长为405.5nm,FWHM(full width half maximum)为1nm。经确认可在占空比10%以下进行脉冲振荡。活性层采用InGaN和GaN的多量子井结构,层厚度均为8nm。量子井层数为5层。 

    底板采用了三菱化学制造的GaN结晶块。沿c轴方向将利用HVPE法形成的GaN结晶块切割,切割要点是把m面露出。在GaN底板的(11-00)面上有利用MOCVD法制作的元件。GaN底板的转位密度小于5×106cm-2。一般来说,转位密度小有利于提高外部量子效率和输出功率。 

    除此之外,“JJAP”(Vol.46,No.9,2007)还刊登了罗姆的研究小组试制的非极性蓝紫色半导体激光器(刊登在pp.L187-L189),罗姆的激光器成功实现了连续振荡。
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