中红外高功率InGaAsSb/AlGaInAsSb多个量子井激光二极管 大约2.9微米

科学领域:

• 半导体光电子学 半导体光电子学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 红外激光技术 红外激光技术

背景情况:

• 反胺激光二极管在中红外线提供高性能,但由于漏洞泄漏和非辐射再组合,在更长的波长下效率下降.
• 提高晶体质量和活性区域设计对于克服这些局限性和提高设备性能至关重要.

研究的目的:

• 为抗氧化激光二极管开发改进的活性区域和表轴结构,以提高性能,特别是在更长的中红外波长中.
• 调查InGaAsSb合金的可混合性差距,并优化量子井组成,以抑制旋点分解并提高晶体质量.

主要方法:

• 使用三角格子参数模型对InGaAsSb合金混合性差距进行系统调查,以确定最佳量子井组成 (In_0.54Ga_0.46As_0.23Sb_0.77).
• 制造具有高晶体质量的量子井,其特点是XRD,表面粗度 (RMS) 和室温光发光 (PL).
• 设计了一种新型的表轴激光结构,在覆盖层中减少光学限制,并进行渐变化以最大限度地减少光学吸收损失.

主要成果:

• 优化在_0.54Ga_0.46As_0.23Sb_0.77的量子井表现出极好的晶体质量 (FWHM 56 弧秒,RMS 0.19 nm) 和高发光效率 (FWHM 35 meV).
• 新型激光结构在15°C时实现了310mW的连续波输出功率,外部量子效率为53%.
• 从3.4μm到2.9μm的激光波长中观察到一个显著的蓝色转移,与量子井间扩散过程的建模一致.

结论:

• 开发的活性区域和表轴设计有效地抑制非辐射重组和光学损失,从而产生高效的中红外抗氧化激光器.
• 管理量子井间扩散过程对于实现所需的波长和优化高功率,高效的抗氧化激光二极管的设计至关重要.