Forskare vid Meijo University och Nagoya University i Japan demonstrerade en design av GaN-baserade vertikalkavitets ytemitterande lasrar (VCSEL) som ger god elektrisk ledningsförmåga och är lättodlad. Fynden redovisas i Applied Physics Express.

Denna forskning finns med i novembernumret 2016 av online JSAP Bulletin .

"GaN-baserade vertikalkavitets ytemitterande lasrar (VCSEL) förväntas användas i olika applikationer, såsom bildskärmar för näthinneskanning, adaptiva strålkastare, och höghastighetskommunikationssystem för synligt ljus, " förklarar Tetsuya Takeuchi och kollegor vid Meijo University och Nagoya University i Japan i sin senaste rapport. än så länge, strukturerna utformade för att kommersialisera dessa enheter har dåliga ledningsegenskaper, och befintliga tillvägagångssätt för att förbättra konduktiviteten introducerar tillverkningskomplexitet medan prestanda hämmas. En rapport från Takeuchi och kollegor har nu visat på en design som ger god ledning och är lättodlad.

VCSELs använder i allmänhet strukturer som kallas distribuerade Bragg-reflektorer för att ge den nödvändiga reflektionsförmågan för en effektiv kavitet som gör att enheten kan lasera. Dessa reflektorer är alternerande lager av material med olika brytningsindex, vilket resulterar i en mycket hög reflektivitet. Intrakavitetskontakter kan hjälpa till att förbättra den dåliga konduktiviteten hos GaN VCSELs, men dessa ökar kavitetens storlek vilket leder till dålig optisk inneslutning, komplexa tillverkningsprocesser, höga tröskelströmtätheter och en låg effekteffektivitet i förhållande till uteffekt (dvs. lutningseffektiviteten).

Den låga konduktiviteten i DBR-strukturer är resultatet av polarisationsladdningar mellan skikten av olika material – AlInN och GaN. För att övervinna effekterna av polarisationsladdningar, Takeuchi och kollegor använde kiseldopade nitrider och introducerade "modulationsdopning" i strukturens lager. De ökade kiseldopmedelskoncentrationerna vid gränssnitten hjälper till att neutralisera polarisationseffekterna.

Forskare från Meijo och Nagoya University har också tagit fram en metod för att påskynda AlInN-tillväxthastigheten till över 0,5 μm/h. Resultatet är en 1,5λ-kavitet GaN-baserad VCSEL med en n-typ ledande AlInN/GaN distribuerad Bragg-reflektor som har en toppreflektivitet på över 99,9 %, tröskelström på 2,6 mA, motsvarande en tröskelströmtäthet på 5,2 kA/cm2, och en arbetsspänning var 4,7V.