高效率微纳米GaN基VCSEL无电子阻挡层技术及制造工艺
2025-02-09 17:25
No.1338199120091029504
技术概要
PDF全文
本技术涉及半导体光电子器件领域,特别是一种高效低损耗的微纳米GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL),该技术省去了电子阻挡层,简化了结构。该VCSEL由N型GaN层构成,直接位于衬底之上,通过优化设计减少了电子复合过程中的能量损耗,提升了器件性能。
背景技术
垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)是一种出光方向垂直于器件表面的半导体激光器。与边发射激光器相比,具有输出光束易与光纤耦合、阈值低、单纵模发射、易阵列化、制造成本低等优点。基于AlGaAs/GaAs材料体系的红外VCSEL早已发展成熟并实现商业化。并应用于光互联、光通信、光存储、量子精密测量等领域。但基于GaN材料体系的可见光VCSEL还存在较大的制造难度,目前尚处于实验室研究阶段。主要原因在于材料兼容性差,缺少与GaN晶格匹配的分布布拉格反射镜(DistributedBragg Reflector,DBR)材料,AlN和GaN之间的晶格失配高达2.4%,随着AlGaN/GaN DBR对数的增加,会由于应变弛豫而产生大量的缺陷。此外,AlGaN/GaN材料体系的P型掺杂较为困难,也阻碍了GaN基可见光VCSEL的产业化进程。 为了解决GaN基VCSEL中存在的问题,研究人员提出了采用介质膜DBR替代III族氮化物DBR的方案。基于此思路,研究人员首先提出了复合式DBR结构的VCSEL,即采用氮化物DBR作为下反射镜,介质DBR分别作为上反射镜,介质材料包括Ta2 O5 /SiO2 、Nb2 O5 /SiO2 、SiO2 /Si3 N4 等。这种方案避免了p型掺杂难以实现的困难,但作为下反射镜的氮化物DBR仍然存在极高的应变积累,产生大量缺陷,这些缺陷会影响后续外延生长过程,导致有源区的缺陷密度增加,降低VCSEL的辐射复合效率和内量子效率,增加了内损耗。此外,介质膜DBR作为上反射镜增加了芯片制备的工艺难度,也不利于产业化进程。在激光剥离技术的产生和推动下,研究人员进一步提出了双介质膜DBR的VCSEL结构,即上下两面反射镜均采用介质膜DBR。这种结构完全避免了DBR材料不兼容的问题,同时也避免了P型掺杂难以实现的问题,但进一步提高了芯片工艺难度,不利于产业化实施。 但是,不论是复合DBR结构的VCSEL,还是双介质膜DBR结构的VCSEL,均有高浓度P型掺杂的电子阻挡层存在。这一电子阻挡层处于VCSEL谐振腔中,光子在谐振腔中往返传播时,会被电子阻挡层中的空闲吸收,增加了器件的损耗。近年来,GaN微纳米柱阵列生长技术的逐渐成熟,轴向异质结构纳米柱可以形成完整的VCSEL外延结构,为GaN基VCSEL的制备提供了一种新的可能途径,即基于GaN基轴向异质结微纳米柱的微纳级VCSEL因此,有必要对VCSEL的结构进行进一步改进,以简化制备工艺,减小器件损耗,扩展器件的波长范围。
实现思路
阅读余下40%
技术概要为部分技术内容,查看PDF获取完整资料
该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
贾志刚  贾秀阳  陈小东  董海亮  梁建  许并社
技术所属: 太原理工大学
相关技术
一种双频双模孔径共享共形超宽带天线及其应用 一种双频双模孔径共享共形超宽带天线及其应用
一种纤维素基嵌入式电路的制备方法 一种纤维素基嵌入式电路的制备方法
一种基于加载电容贴片的双层基片集成波导谐振器 一种基于加载电容贴片的双层基片集成波导谐振器
基于多模通信的配用电网络校时方法、装置、系统及芯片 基于多模通信的配用电网络校时方法、装置、系统及芯片
一种非接触式IC载板表面处理系统及方法 一种非接触式IC载板表面处理系统及方法
一种气溶胶打印制备高稳定界面电路的方法 一种气溶胶打印制备高稳定界面电路的方法
一种支持群智感知的端边云紧凑视频编码方法及系统 一种支持群智感知的端边云紧凑视频编码方法及系统
一种高阶双频带的带通频率选择表面 一种高阶双频带的带通频率选择表面
一种方便调换的变频器及其使用方法 一种方便调换的变频器及其使用方法
血压连续测量预测方法、装置、设备及存储介质 血压连续测量预测方法、装置、设备及存储介质
技术分类
电信、广播电视和卫星传输服务 电信、广播电视和卫星传输服务
互联网软件服务 互联网软件服务
集成电路设计 集成电路设计
信息集成数字服务 信息集成数字服务
电气机械制造 电气机械制造
计算机、通信、电子设备制造 计算机、通信、电子设备制造
医药制造、生物基材料 医药制造、生物基材料
石油煤矿化学用品加工 石油煤矿化学用品加工
化学原料制品加工 化学原料制品加工
非金属矿物加工 非金属矿物加工
金属制品加工 金属制品加工
专用设备制造 专用设备制造
通用设备制造 通用设备制造
通用零部件制造 通用零部件制造
汽车制造业 汽车制造业
铁路、船舶、航天设备制造 铁路、船舶、航天设备制造
电力、热力生产和供应 电力、热力生产和供应
燃气生产和供应 燃气生产和供应
水生产和供应 水生产和供应
房屋建筑、土木工程 房屋建筑、土木工程
交通运输、仓储和邮政 交通运输、仓储和邮政
农、林、牧、渔业 农、林、牧、渔业
采矿业 采矿业
农副、食品加工 农副、食品加工
烟草、酒水加工 烟草、酒水加工
纺织皮具居家制品 纺织皮具居家制品
文教体娱加工 文教体娱加工
苏ICP备18062519号-5 © 2018-2025 【123技术园】 版权所有,并保留所有权利