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世界首个非极性蓝紫色半导体激光器芯片

http://cn.newmaker.com 3/5/2007 11:04:00 AM 佳工机电网

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展厅 1	激光器展厅半导体激光器, 固体激光器, Er:YAG激光器, CO2激光器, 光纤激光器, ...

美国加州大学圣塔巴巴拉分校（UCSB）教授中村修二领导的研究小组研制的在GaN结晶非极性面（nonpolar）上形成的蓝紫色半导体激光器（以下，非极性蓝紫色半导体激光器）的详细情况现已公开。

该研究小组于2007年1月宣布开发出了世界首个非极性蓝紫色半导体激光器，但出于研究成果正在向论文期刊投稿中等原因，技术的详细未作公开。此次，“Japanese Journal of Applied Physics（JJAP）”（Vol.46，No.9，2007）学术杂志刊登了该激光元件的特性及元件构造（刊登在pp.L190-L191）。该论文的成果是继发光二极管（LED）之后，中村研究小组利用GaN结晶非极性面和半极性面开发发光元件的又一新成果。

公布共振器长度和转位密度

目前市场上的蓝光光驱和HD DVD光驱使用的蓝紫色半导体激光器是在GaN结晶的极性面c面（（0001）面）上形成的激光元件。非极性面是指极性面法线方向上的面（参照图片）。利用非极性面，在理论上有助于外部量子效率和发光效率的提高。但是，在GaN结晶非极性面上制作激光元件需要克服多个难题。例如利用非极性面会受到GaN结晶层积缺陷的影响、制备能够使用非极性面且结晶缺陷较少的GaN底板非常困难等。

此次试制的非极性蓝紫色半导体激光器有共振器长度为600μm和1000μm的2种。“600μm接近现有产品，尺寸比较实用”（其他厂商技术人员）。脉冲振荡时的阈值电流密度，600μm的为8.2kA/cm2、1000μm的为7.5kA/cm2。阈值电压均为10V左右。共振器长度为600μm的试制品的振荡波长为405.5nm，FWHM（full width half maximum）为1nm。经确认可在占空比10％以下进行脉冲振荡。活性层采用InGaN和GaN的多量子井结构，层厚度均为8nm。量子井层数为5层。

底板采用了三菱化学制造的GaN结晶块。沿c轴方向将利用HVPE法形成的GaN结晶块切割，切割要点是把m面露出。在GaN底板的(11-00)面上有利用MOCVD法制作的元件。GaN底板的转位密度小于5×106cm-2。一般来说，转位密度小有利于提高外部量子效率和输出功率。

除此之外，“JJAP”（Vol.46，No.9，2007）还刊登了罗姆的研究小组试制的非极性蓝紫色半导体激光器（刊登在pp.L187-L189），罗姆的激光器成功实现了连续振荡。

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