Jaunākajā žurnāla SCIENCE CHINA Materials numurā Liu Jianping' komanda no Sudžou Nanotehnoloģiju un nanobionikas institūta, Ķīnas Zinātņu akadēmija publicēja pētījumu progresu par zaļajām lāzerdiodēm (LD), kuru pamatā ir GaN.
Rakstā tiek izmantotas dažādas optiskās mērīšanas metodes, lai raksturotu zaļā LD struktūru un mikroshēmu. (Informācija par rakstu: Tian, A., Hu, L., Li, X. et al. Ievērojami nomākta c-plane InGaN zaļo lāzerdiožu iespējamā neviendabība un veiktspējas uzlabošana. Sci. China Mater. (2021). https:// doi.org/10.1007/s40843-021-1804-x)
(A) Ierīces struktūra (b) Epitaksiskā struktūra
(C) Zaļās LD gaismas sadalījuma shematiskā diagramma perpendikulāri pn krustojumam
Raksturošanas rezultāti parāda, ka tad, kad ierosmes jaudas blīvums ir 7 W cm-2, fotoluminiscences pusaugstuma platums pie 300 K ir 108 meV, un, ja strāvas blīvums ir 20 A cm-2, elektroluminiscences pusaugstuma platums ir 114. meV. Šie Pētījumu rezultāti liecina, ka potenciālās enerģijas vienmērīgums ir būtiski uzlabojies. Tajā pašā laikā σ vērtība, kas raksturo lokālā stāvokļa sadalījuma platumu, kas iegūta mainīgas temperatūras fotoluminiscences testā, un eksitona lokālās joslas astes stāvokļa E0 vērtība, kas iegūta ar laika izšķirtspējas fotoluminiscences testu, ir ļoti mazi, kas vēl vairāk norāda, ka potenciālā enerģijas vienmērība ir ļoti augsta. labi. Pateicoties ievērojami uzlabotajai potenciālās enerģijas viendabīgumam, ir sasniegta zaļā LD mikroshēma ar slīpuma efektivitāti 0,8 W A-1 un izejas optisko jaudu 1,7 W.
(A) EL spektrs pie dažādiem strāvas blīvumiem (b) zaļā LD izejas jauda
Turklāt Liu Jianping komanda ziņoja arī par GaN zilo lāzeru pētījumu rezultātiem ceturtajā platjoslas spraugas pusvadītāju akadēmiskajā konferencē 2021. gada 8. novembrī. Pamatojoties uz iepriekšējo darbu, izmantojot flip chip tehnoloģiju un zemas termiskās pretestības iepakojuma struktūru , nepārtraukti strādājoša zilā lāzera optiskā izejas jauda ir ievērojami palielināta. Komplekta termiskā pretestība ir 6,7 K/W, un nepārtrauktā darba izejas optiskā jauda sasniedz 7,5 W.
Zilā lāzera strāvas-optiskā jaudas-sprieguma diagramma, ko izstrādājusi Liu Dzjanpina' komanda Sudžou Nanotehnoloģiju institūtā
Mēs esam pamanījuši, ka jaunākie pētījumi par lāzeriem, kuru pamatā ir GaN, turpina uzkarst, un pastāvīgi tiek ziņots par saistītajiem notikumiem. Šā gada martā Kanga Junjonga un Li Dzjinčai no Sjameņas universitātes un San'an Optoelectronics komanda kopīgā tehnoloģiju pētniecības projektā sasniedza revolucionārus rezultātus. Ultra-8 vatu lieljaudas InGaN zilo lāzeru projektēšana un ražošana ir sasniegusi starptautiskos standartus. Rezultāti tika publicēti žurnālā Optics and Laser Technology
Augustā pētnieka Zhao Degang komanda no Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūta Valsts galvenās integrētās optoelektronikas laboratorijas izstrādāja uz gallija nitrīda (GaN) balstītu lieljaudas zilo lāzeru ar nepārtrauktu izejas jaudu līdz pat 6 W istabas temperatūrā. Rezultāti tika publicēti žurnālā Journal of Semiconductors (raksta informācija: doi: 10.1088/1674-4926/42/11/112801).
Pētniecības uzplaukums ir saistīts ar straujo un vienmērīgo GaN lāzeru tirgus izaugsmi, ko plaši izmanto daudzās jomās, piemēram, displejā, glabāšanā, militārajā, medicīnā, instrumentācijā, izklaidē, litogrāfijā un drukāšanā. Tomēr GaN lāzerus ir grūti ražot, un tiem ir lielas tehniskās barjeras. Produktus jau ilgu laiku kontrolē vairāki lieli starptautiski uzņēmumi, un tie ir pazīstami kā kroņa dārgakmens. Tehniskās grūtības galvenokārt ietver: augstas kvalitātes substrāta materiālus, augstas kvalitātes epitaksiālās struktūras, augstas kvalitātes omi kontaktus un atomu kristālu šķelšanos.
Globālā lāzeru tirgus pielietojuma skala un klasifikācija
Kā piemēru ņemot augstas kvalitātes substrāta materiālu, substrātam ir jābūt materiālam ar zemu defektu blīvumu. Salīdzinot ar citām GaN ierīcēm, uz GaN balstītiem lāzeriem ir visstingrākās prasības attiecībā uz kristāla kvalitāti, jo GaN lāzeru strāvas blīvums ir simts vai pat tūkstoš reižu lielāks nekā parastajām ierīcēm. Tāpēc, ja materiālā ir liela blīvuma dislokāciju defekti, tiks izveidots noplūdes ceļš, kas novedīs pie ātras ierīces atteices.
Parastā metode ir lāzera struktūras epitaksēšana uz GaN monokristāla substrāta un pēc tam pusvadītāju lāzera sagatavošana. Patlaban Sumitomo Electric, pasaules' lielākais GaN monokristālisko substrāta piegādātājs, ir arī nozīmīgs Nichia partneris, un tam ir noteikts stingrs embargo tā nozīmīgā militārā lietojuma dēļ.
Par laimi, pēdējos gados lielākie vietējie substrātu ražotāji, kurus pārstāv Suzhou Navitas un Dongguan Zhonggal, ir panākuši strauju progresu augstas kvalitātes GaN monokristālu substrātu izstrādē. Navitas izstrādājumu dislokācijas blīvums sasniedzis 104cm-2. , Sasniedzot pasauli's uzlabots līmenis, būtībā atrisinot dilemmu, ka GaN lāzera substrāta materiāli ir"iestrēdzis" ar ārvalstīm.
noslēgumā
Nichia joprojām kontrolē pašreizējo lieljaudas GaN lāzeru tirgu, savukārt Sharp un Osram ir pasaulē'. galvenie mazas un vidējas jaudas GaN lāzeru piegādātāji. Ja mana valsts vēlas ienākt šajā tirgū, tai ir jāpalielina investīcijas inženierzinātnēs un industrializācijā, kā arī jācenšas pārvarēt industrializācijas problēmas un grūtības, lai pilnībā izlauztos cauri starptautiskajam monopolam un patiesi realizētu uz GaN balstītu lāzeru lokalizāciju.
