Fabry – Pérot (FP) 캐비티 레이저, 분산 피드백 (DFB) 레이저 및 수직 캐비티 표면-방출 레이저 (VCSELS)와 같은 기존의 반도체 레이저는 단일 모드 작동, 고출력 각도 및 작은 발산 각도., Photonic-ritation rastestes (PC}})를 동시에 달성 할 수 없습니다. 작은 분기 각도 (그림 1)로 고출력, 단일 모드 레이저 출력을 달성하기 위해 2 차원 광자 결정에서 Bragg 회절을 사용하여 국내 및 국제적으로 핫 연구 주제 중 하나를 만들어 .입니다.
갈륨 질화물 (GAN) 기반 반도체 재료는 직접 밴드 갭을 가지고 있으며, 방출 파장은 깊은 자외선 스펙트럼에 걸쳐있는 방출 파장이 높으며, 높은 빛나는 효율과 우수한 화학적 안정성과 같은 장점을 제공하여 PCSEL 제작에 적합한. GAN 기반 PCSELS에 적합한 PCSELS가 새로운 과정에 적합하게 만들어졌습니다. 조명, 수중 통신, 성간 통신, 칩 원자 시계, 깊은 공간 탐사, 원자 레이더 및 레이저 의학, 광범위한 관심을 끌고 .
그림 1. 구조 다이어그램, 전형적인 원거리 분기 각도 및 FP 가장자리에 모방 레이저의 출력 스펙트럼 특성, DFB 가장자리에 모방 레이저, VCSELS 및 PCSELS .
1999 년에 PCSELS의 NODA 교수 팀은 PCSELS의 개념을 처음 제안했으며 GAN 기반 바이올렛 PCSELS의 최초의 룸-온도 전기 분사 레이싱 319, 445 (2008) . 이후 2022 년에 일본의 Stanley Company와 협력하여 2024 년의 일본의 상관 관계를 발전시켰다. 파란색 및 녹색 라이트 밴드에 PCSELS . 현재 일본만이 전 세계 GAN 기반 PCSELS의 전기 분사로 인한 방출을 달성했습니다 .
Suzhou Institute of Nanotechnology와 중국 과학 아카데미의 나노 과학에 의해 설립 된 반도체 디스플레이 재료 및 칩 및 Suzhou 실험실의 주요 실험실과 협력하여 GAN 기반의 광 결정 표면-방광 레이저 (PCEL)는 최근 개발되었으며, rom-temperature Electro-injection Lasing은.}}}}.
연구팀은 GAN 기반 PCSEL 장치의 구조를 먼저 시뮬레이션하고 설계 한 다음 에피 택시로 고품질 GAN 기반 레이저 재료를 키우고 저-손상된 광자 결정 에칭 및 패시베이션 프로세스를 개발하여 GAN 기반 PCSEL 장치를 제조하여 400 × 400 μM²의 광 결정 영역 크기를 제조했습니다 (그림 2).}}}}}}. 각도 분해 분광법을 사용한 γ-X 방향 (도 3)에서, 낮은 주입 전류에서 밴드 구조는 명확하며 모드 C는 가장 높은 강도를 갖는다; 전류가 증가함에 따라, 비 방사 모드 B의 강도는 밴드 구조를 측정하여 레이싱이 발생할 때까지 크게 향상되며, 기본 모드 B의 장치 레인즈가 대략 0 . 05 nm의 모드가 임시 전류 근처에있는 것으로 결정되었다.
그림 2. (a) GAN 기반 PCSEL 구조의 개략도, (b) 광학 펌핑 시험에서 얻은 광 결정 밴드 구조, (c) 표면 및 (d) 광 결정 .의 단면 주사 전자 현미경 이미지.
그림 3. (a – e) 상이한 주입 전류에서 측정 된 γ-X 방향으로 GAN 기반 PCSEL의 대역 구조, (f) 주입 전류 .을 갖는 GAN 기반 PCSEL의 피크 파장의 반면의 변화를 나타내는 곡선.
위의 작업에 기초하여, 연구팀은 약 415 nm의 레이싱 파장, 21 . 96 a, 대응하는 임계 전류 밀도의 임계 전류 인 GAN 기반 광 결정 표면 방출 레이저 (도 4)의 실온 전기 전기 주입 레이싱을 달성했다. 약 170MW의 피크 출력 전력. 다음 단계에서 팀은 고품질 GAN 단일 결정 기판을 사용하여 새로운 GAN 기반 PCSEL 구조를 설계하고 PCSEL 장치 제작 및 포장/열 관리 기술의 과제를 극복하여 고전력 (10-100 W) 단일 모드 레이저 출력을 달성 할 계획입니다.
그림 4. GAN 기반 PCSEL : (a) 서로 다른 주입 전류에서의 전기 발광 스펙트럼, (b) 출력 광 전력 전류-전압 곡선, (c) 원거리 지점 및 (d) 이전 및 (e) GAN 기반 PCSEL 레이싱의 거의 필드 이미지 .}.
