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中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器

导读: 2016年12月14日,中科院半导体所集成光电子学国家重点实验室赵德刚研究员的团队研制出GaN基紫外激光器。

2016年12月14日,中科院半导体所集成光电子学国家重点实验室赵德刚研究员的团队研制出GaN基紫外激光器。GaN被称为第三代半导体,在光电子学和微电子学领域有广泛的应用,其中GaN基紫外激光器在紫外固化、紫外杀菌等领域有重要的应用价值,也是国际上的研究热点。GaN基紫外激光器技术难度很大,目前国际上仅有日本的日亚公司等极少数单位有产品或研究报道。紫外激光器的研制成功也是我国在GaN基蓝光和绿光激光器突破之后取得的又一重要进展。

赵德刚研究员带领的团队长期致力于GaN基光电子材料和器件研究,对材料生长机理、材料物理和器件物理有自己的理解和认识,发现和解决了一系列激光器的关键问题:掌握了InGaN量子阱局域态调控和缺陷抑制方法,提高了发光效率;阐明了碳杂质的补偿机制,获得了高质量的p-GaN材料;设计出优化的器件结构,减小了吸收损耗和电子泄漏;利用变程跳跃的物理机制,实现了良好的p-GaN欧姆接触;解决了同质外延中衬底翘曲的难题,采用MOCVD生长出高质量的器件结构。在此基础上,与中科院苏州纳米所进行工艺合作,最终实现了GaN紫外激光器的室温电注入激射。条宽为10 μm、腔长为600 μm的激光器阈值电流密度为1.6-2.0 kA/cm2,激射波长为392-395 nm,连续激射输出光功率可达80 mW。图1为紫外激光器的激射光谱,图2为P-I曲线,图3为紫外激光器激射时照到复印纸上形成的蓝色荧光光斑(紫外光人眼看不见,紫外激光照到复印纸上会发出蓝色荧光)。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科学挑战计划、中科院百人计划等多个项目的支持。

中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器

图1 GaN基紫外激光器激射光谱

中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器

图2 GaN基紫外激光器的P-I曲线

中科院半导体所研制出GaN基紫外激光器

图3 紫外激光器激射时照到复印纸上形成的蓝色荧光光斑

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