Dalam keluaran terbaharu Bahan SCIENCE CHINA, pasukan Liu Jianping' dari Institut Nanoteknologi dan Nano-Bionik Suzhou, Akademi Sains China menerbitkan kemajuan penyelidikan mengenai diod laser hijau (LD) berasaskan GaN.
Artikel ini menggunakan pelbagai kaedah pengukuran optik untuk mencirikan struktur dan cip LD hijau. (Maklumat artikel: Tian, A., Hu, L., Li, X. et al. Sangat menekan potensi ketidakhomogenan dan peningkatan prestasi diod laser hijau InGaN satah c. Sci. China Mater. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) Struktur peranti (b) Struktur epitaxial
(C) Gambar rajah skema taburan cahaya LD hijau berserenjang dengan simpang pn
Keputusan pencirian menunjukkan bahawa apabila ketumpatan kuasa pengujaan ialah 7 W cm-2, lebar separuh ketinggian fotoluminesen pada 300 K ialah 108 meV, dan apabila ketumpatan arus ialah 20 A cm-2, lebar separuh ketinggian electroluminescence ialah 114 sayaV. Ini Keputusan penyelidikan menunjukkan bahawa keseragaman tenaga berpotensi telah bertambah baik dengan ketara. Pada masa yang sama, nilai σ, yang mencirikan lebar taburan keadaan tempatan yang diperoleh daripada ujian photoluminescence suhu berubah-ubah, dan nilai E0 keadaan ekor jalur tempatan exciton yang diperoleh daripada ujian photoluminescence yang diselesaikan masa, adalah sangat kecil, seterusnya menunjukkan bahawa keseragaman tenaga potensi adalah sangat tinggi. baik. Disebabkan oleh keseragaman tenaga potensi yang sangat baik, cip LD hijau dengan kecekapan cerun 0.8 W A-1 dan kuasa optik keluaran 1.7 W telah dicapai.
(A) Spektrum EL di bawah ketumpatan arus yang berbeza (b) kuasa keluaran LD hijau
Selain itu, pasukan Liu Jianping juga melaporkan hasil penyelidikan laser biru GaN pada Persidangan Akademik Semikonduktor Semikonduktor Lebar Lebar Keempat pada 8 November 2021. Berdasarkan kerja sebelumnya, melalui penggunaan teknologi cip flip dan struktur pembungkusan rintangan haba rendah , kuasa keluaran optik laser biru yang berfungsi secara berterusan telah meningkat dengan banyak. Rintangan haba pakej ialah 6.7 K/W, dan kuasa optik output kerja berterusan mencapai 7.5 W.
Gambar rajah voltan kuasa optik semasa laser biru yang dibangunkan oleh pasukan Liu Jianping' di Institut Nanoteknologi Suzhou
Kami mendapati bahawa penyelidikan terbaru mengenai laser berasaskan GaN terus menjadi panas, dan terdapat laporan berterusan mengenai perkembangan berkaitan. Pada Mac tahun ini, pasukan Kang Junyong dan Li Jinchai dari Universiti Xiamen dan San'an Optoelektronik mencapai keputusan cemerlang dalam projek penyelidikan teknologi bersama. Reka bentuk dan pengeluaran laser biru InGaN berkuasa tinggi ultra-8-watt telah mencapai piawaian antarabangsa. Hasilnya diterbitkan dalam jurnal Optik dan Teknologi Laser
Pada bulan Ogos, pasukan penyelidik Zhao Degang dari Makmal Utama Negeri Optoelektronik Bersepadu Institut Semikonduktor Akademi Sains China membangunkan laser biru berkuasa tinggi berasaskan galium nitrida (GaN) dengan kuasa keluaran berterusan sehingga 6 W pada suhu bilik. Hasilnya diterbitkan dalam Journal of Semiconductors (maklumat artikel: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
Ledakan penyelidikan berpunca daripada pertumbuhan pesat dan stabil pasaran laser GaN, yang telah mula digunakan secara meluas dalam banyak bidang seperti paparan, penyimpanan, ketenteraan, perubatan, instrumentasi, hiburan, litografi dan percetakan. Walau bagaimanapun, laser GaN sukar dihasilkan dan mempunyai halangan teknikal yang besar. Produk tersebut telah dikawal oleh beberapa syarikat antarabangsa yang besar sejak sekian lama dan dikenali sebagai permata dalam mahkota. Kesukaran teknikal terutamanya termasuk: bahan substrat berkualiti tinggi, struktur epitaxial berkualiti tinggi, sesentuh ohmik berkualiti tinggi dan belahan hablur atom.
Skala dan klasifikasi aplikasi pasaran laser global
Mengambil bahan substrat berkualiti tinggi sebagai contoh, substrat dikehendaki menjadi bahan dengan ketumpatan kecacatan yang rendah. Berbanding dengan peranti GaN yang lain, laser berasaskan GaN mempunyai keperluan yang paling ketat untuk kualiti kristal, kerana ketumpatan semasa laser GaN adalah seratus atau bahkan seribu kali ganda daripada peranti biasa. Oleh itu, jika terdapat kecacatan berketumpatan tinggi kehelan dalam bahan, Laluan kebocoran akan terbentuk, yang membawa kepada kegagalan peranti yang cepat.
Kaedah konvensional adalah untuk epitaxial struktur laser pada substrat kristal tunggal GaN, dan kemudian menyediakan laser semikonduktor. Pada masa ini, Sumitomo Electric, pembekal substrat monohablur GaN terkemuka dunia' juga merupakan rakan kongsi penting Nichia, dan telah dikenakan sekatan kerana penggunaan ketenteraan yang penting.
Mujurlah, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengeluar substrat domestik utama yang diwakili oleh Suzhou Navitas dan Dongguan Zhonggal telah mencapai kemajuan pesat dalam pembangunan substrat kristal tunggal GaN berkualiti tinggi. Ketumpatan terkehel produk Navitas telah mencapai 104cm-2. , Mencapai tahap lanjutan's dunia, pada asasnya menyelesaikan dilema bahan substrat laser GaN yang"terperangkap" oleh negara luar.
Kesimpulannya
Nichia masih mengawal pasaran laser GaN berkuasa tinggi semasa, manakala Sharp dan Osram ialah pembekal arus utama' bagi laser berasaskan GaN berkuasa kecil dan sederhana dunia. Jika negara saya ingin memasuki pasaran ini, ia perlu meningkatkan pelaburan dalam kejuruteraan dan perindustrian, dan berusaha untuk mengatasi masalah dan kesukaran perindustrian, untuk benar-benar menembusi monopoli antarabangsa dan benar-benar merealisasikan penyetempatan laser berasaskan GaN.