用-锡-氧化物和介电覆盖层设计的InGaN蓝色激光二极管的最佳设计

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光电学是指光电子产品.
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 目前基于化 (GaN) 的蓝色激光二极管 (LD) 面临效率限制,原因是厚厚的p-化 (p-AlGaN) 覆盖层中的高电阻.
• 降低前置电压对于提高印化 (InGaN) 蓝色LD的性能至关重要.

研究的目的:

• 为了研究优化的LD结构,采用氧化物 (ITO) 部分覆盖层来降低操作电压.
• 探索基于GaN的新型蓝色LD结构,使用介电部分覆盖层来最大限度地减少光学吸收.
• 为了提高高功率的基于GaN的蓝色LD的壁插头效率 (WPE).

主要方法:

• 使用数值模拟来分析LD设备特征,包括激光功率,前向电压和WPE.
• 研究了具有ITO部分覆盖层的结构,以优化设备性能.
• 提出并模拟了一种使用SiO2,ITO和p-AlGaN层为p-覆盖的新结构.

主要成果:

• 与传统的LD相比,采用ITO部分覆盖的优化结构显示WPE增加了>20%.
• 将p-AlGaN层厚度从700nm降低到150nm,显著降低操作电压并增强WPE.
• 拟议的介电部分层 (SiO2,ITO,p-AlGaN) 导致ITO和p-AlGaN的总厚度低于100nm,提高了斜坡效率和操作电压.
• 与传统的基于GaN的LD相比,优化过电层结构的WPE相对增加了25%.

结论:

• 整合ITO和介电性 (SiO2) 部分覆盖层提供了一个有希望的方法,可以显著提高基于GaN的蓝色LDs的WPE.
• 这些结构修改有效地降低了操作电压和光学吸收,为更高效的高功率蓝色激光应用铺平了道路.
• 这项研究表明了为下一代光电子设备设计先进的覆盖层设计的潜力.