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InP 异质接面/ 量子井面射型雷射
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2025-02-05 | 365 次浏览 | 分享到:

SiO2/Si 介电质 DBR 构成。元件p侧采用镓焊料(Ga solder)贴合到镀金的钻石导热板,借助于MgO/Si较高的热传导系数以及散热片来移除元件电激发光操作过程中产生的热,使元件可以在接近室温环境下连续波操作。在77K 温度下元件可以连续波操作且大多数元件阈值电流值约为10mA,最低可达0.42mA。在20°C下可以脉冲电激发光操作,阈值电流为18mA。最高可以维持连续波操作的温度为14°C,此时阈值电流值为22mA,远场发散角为4.2°。直到在1995年加州大学圣塔芭芭拉分校胡玲院士团队在 GaAs 基板上以MBE 分别成长28对n 型 AIAs/GaAs DBR,另外成长30对p型Al0.67Ga0.33As-GaAS DBR,再与 MOVPE 成长的7层应变补偿 InGaAsP 量子井发光层在630°下通氢气持温 20分钟进行第一次晶片贴合,移除InP 基板后再与DBR 进行第二次晶片贴合。由于采用应变补偿 InGaAsP 量子井结构,与原先的双异质接面结构相较之下可以稍微改善载子溢流问题,因此所制作的元件首次成功在室温下电激发光连续波操作,最低临界电流为2.3mA,发光波长1542nm,符合玻璃光纤最低损耗的波段,但是砷化镓材料与磷化铟材料热膨胀系数差异显著,在高温环境或长时间操作下元件寿命与可靠度可能有疑虑。

由上述例子可以发现早期由于材料特性限制,能带宽度符合1310nm 和 1550nm 发光波长(大约 0.95~0.78eV)的化合物半导体材料大多为磷化铟系列材料,如图6-4所示,通常应用在长波长 1310nm 和 1550nm 波段的半导体雷射主动发光区的材料为磷砷化铟镓(InGaAsP)与磷化铟组成的材料系统,因此所采用的基板也以晶格常数相匹配(lattice match)的InP 为主。但是由于InP 系列材料折射率差异较小,因此早期元件大多采用部分磊晶成长n型DBR 结合高反射率金属与介电质 DBR(因为p 型掺杂InP DBR 电阻相当高);或者借由晶片贴合方式借助AIGaAs/GaAs高反射率 DBR 才能达到雷射增益条件,这样的元件制程相当复杂良率也较低。