SCIENCE CHINA Materialsの最新号で、中国科学院の蘇州ナノテクノロジーおよびナノバイオニクス研究所のLiu Jianping &＃39;のチームが、GaNベースの緑色レーザーダイオード（LD）に関する研究の進捗状況を発表しました。
この記事では、さまざまな光学測定方法を使用して、グリーンLDの構造とチップを特徴付けています。 （記事情報：Tian、A.、Hu、L.、Li、X。etal。c面InGaNグリーンレーザーダイオードの潜在的な不均一性と性能改善を大幅に抑制。Sci.ChinaMater。（2021）。https：// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x）
（A）デバイス構造（b）エピタキシャル構造
（C）pn接合に垂直な緑色のLDの配光の概略図
特性評価の結果は、励起パワー密度が7 W cm-2の場合、300Kでのフォトルミネッセンスハーフハイト幅は108meVであり、電流密度が20 A cm-2の場合、エレクトロルミネッセンスハーフハイト幅は114であることを示しています。 meV。 これらの研究結果は、位置エネルギーの均一性が大幅に改善されたことを示しています。 同時に、可変温度フォトルミネッセンス試験から得られた局所状態の分布幅を特徴付けるσの値、および時間分解フォトルミネッセンス試験から得られた励起子局所バンドのテール状態のE0値、は非常に小さく、位置エネルギーの均一性が非常に高いことをさらに示しています。 良い。 位置エネルギーの均一性が大幅に改善されたため、スロープ効率が0.8 W A-1で、出力光パワーが1.7WのグリーンLDチップが実現されました。
（A）異なる電流密度でのELスペクトル（b）緑色のLDの出力電力
さらに、Liu Jianpingチームは、2021年11月8日に開催された第4回ワイドバンドギャップ半導体学術会議でGaN青色レーザーの研究結果についても報告しました。 、連続動作青色レーザーの光出力が大幅に向上しました。 パッケージの熱抵抗は6.7K / Wで、連続動作出力の光パワーは7.5Wに達します。
蘇州ナノテクノロジー研究所のLiuJianping &＃39; sチームによって開発された青色レーザーの電流-光パワー-電圧図
GaNベースのレーザーに関する最近の研究は熱くなり続けており、関連する開発についての継続的な報告があります。 今年の3月、厦門大学のKangJunyongとLiJinchai、およびSan'an Optoelectronicsのチームは、共同技術研究プロジェクトで画期的な結果を達成しました。 超8ワットの高出力InGaN青色レーザーの設計と製造は国際基準に達しています。 結果はジャーナルOpticsand LaserTechnologyに掲載されました
8月、中国科学院の半導体研究所の統合オプトエレクトロニクスの国家重点実験室の研究者Zhao Degangのチームは、窒化ガリウム（GaN）ベースの高出力青色レーザーを開発しました。室温で6W。 結果はJournalof Semiconductorsに掲載されました（記事情報：doi：10.1088 / 1674-4926 / 42/11/112801）。
研究ブームは、ディスプレイ、ストレージ、軍事、医療、計装、エンターテインメント、リソグラフィー、印刷などの多くの分野で広く使用され始めているGaNレーザー市場の急速かつ着実な成長に端を発しています。 ただし、GaNレーザーは製造が難しく、大きな技術的障壁があります。 製品は長い間いくつかの大手国際企業によって管理されており、王冠の宝石として知られています。 技術的な問題には、主に、高品質の基板材料、高品質のエピタキシャル構造、高品質のオーミック接触、および原子結晶の劈開が含まれます。
世界のレーザー市場のアプリケーション規模と分類
高品質の基板材料を例にとると、基板は欠陥密度の低い材料である必要があります。 他のGaNデバイスと比較して、GaNレーザーの電流密度は通常のデバイスの100倍または1000倍であるため、GaNベースのレーザーは結晶品質に対して最も厳しい要件があります。 そのため、材料に高密度の転位欠陥があると、漏れ経路が形成され、デバイスの急速な故障につながります。
従来の方法は、GaN単結晶基板上にレーザー構造をエピタキシャル化してから、半導体レーザーを作製することです。 現在、世界&＃39;のトップGaN単結晶基板サプライヤーである住友電気工業も日亜化学工業の重要なパートナーであり、その重要な軍事用途のために厳しく禁輸されています。
幸いなことに、近年、蘇州ナビタスや東莞中ガルに代表される国内の主要な基板メーカーは、高品質のGaN単結晶基板の開発を急速に進めています。 Navitas製品の転位密度は104cm-2に達しました。 、世界に到達&＃39;高度なレベルで、基本的に& quot;スタック& quot;であるGaNレーザー基板材料のジレンマを解決します。 外国による。
結論は
日亜化学工業は依然として現在の高出力GaNレーザー市場を支配していますが、シャープとオスラムは世界&＃39;中小出力GaNベースのレーザーの主流サプライヤーです。 私の国がこの市場に参入したいのであれば、国際的な独占を完全に打ち破り、GaNベースのレーザーのローカリゼーションを真に実現するために、エンジニアリングと工業化への投資を増やし、工業化の問題と困難を克服するよう努める必要があります。
